Wat is een ellipsometer?

Ellipsometrie is een optische techniek voor het meten van de dikte en optische eigenschappen van extreem dunne films of lagen van materiaal.De meetbare eigenschappen zijn de brekingsindex, of hoeveel licht is gebogen, en het niveau van lichtabsorptie, de absorptiecoëfficiënt genoemd .Een ellipsometer is een apparaat dat wordt gebruikt om deze metingen uit te voeren.

Ellipsometers werken door een goed gedefinieerde lichtbron op een materiaal te schijnen en de reflectie vast te leggen.Moderne ellipsometers gebruiken lasers, meestal helium-neon lasers, als bron.De ellipsometerstraal gaat eerst door een polarisator zodat alleen licht georiënteerd in een bekende richting mag gaan.Het gaat vervolgens door een apparaat dat een compensator wordt genoemd, dat elliptisch de lichtstraal polariseert.Het resterende licht wordt vervolgens van het onderzochte materiaal gestuiterd.

De analyse is afhankelijk van de wet van Snells;Wanneer een lichtstraal een materiaal slaat, zullen sommigen onmiddellijk reflecteren en sommigen zullen doorgaan naar de andere kant van het materiaal voordat ze reflecteren.Door het verschil tussen de twee reflecties te meten, kan de dikte van het apparaat worden bepaald.Het gereflecteerde licht ondergaat ook een verandering in polarisatie;Deze verandering wordt gebruikt om de brekingsindex en absorptiecoëfficiënt te berekenen.

Voor een ellipsometer om goed te werken, moet het onderzochte materiaal voldoen aan bepaalde fysische eigenschappen.Het monster moet bestaan uit een klein aantal goed gedefinieerde lagen.De lagen moeten optisch homogeen zijn, een identieke moleculaire structuur in alle richtingen hebben en aanzienlijke hoeveelheden licht weerspiegelen.Als een van deze vereisten wordt geschonden, zullen de standaardprocedures niet werken.

ellipsometers zijn extreem gevoelige apparaten, in staat om lagen zo dun te meten als één atoom.Ze worden veel gebruikt in de productie van halfgeleiders, waarbij opeenvolgende materiaallagen chemisch bovenop elkaar worden geteeld.

ellipsometrie is niet-destructief;Een materiaal dat wordt gemeten door een ellipsometer wordt niet nadelig beïnvloed door het proces.Vanwege deze functie neemt het gebruik van ellipsometers in de biologische wetenschappen toe.Biologische materialen zijn veel minder uniform dan geproduceerde materialen en hebben over het algemeen niet de fysieke kenmerken die nodig zijn voor traditionele ellipsometrie.Nieuwe technieken, zoals het gebruik van meerdere ellipsometers die onder verschillende hoeken zijn gerangschikt, zijn ontwikkeld om met dergelijke materialen te werken.