Hvad er ellipsometri?

Denne vejledning fra J. A. Woollam er en introduktion til ellipsometri for alle, der er interesserede i at lære mere om ellipsometri og dens anvendelser. Denne vejledning er skrevet med nybegynderen i tankerne, men erfarne ellipsometribrugere vil også drage fordel af de oplysninger, der præsenteres i denne diskussion.

Hvad er ellipsometri?

Ellipsometri måler en ændring i polarisering, når lys reflekteres eller transmitteres fra en materialestruktur. Polarisationsændringen repræsenteres som et amplitudeforhold, Ψ, og faseforskellen, Δ. Den målte respons afhænger af de enkelte materialers optiske egenskaber og tykkelse. Ellipsometri anvendes derfor primært til at bestemme filmtykkelse og optiske konstanter. Den anvendes dog også til at karakterisere sammensætning, krystallinitet, ruhed, dopingkoncentration og andre materialeegenskaber, der er forbundet med en ændring i den optiske respons.

Siden 1960’erne er interessen for ellipsometri vokset støt, efterhånden som ellipsometri udviklede sig til at give den nødvendige følsomhed til måling af lag i nanometerskala, der anvendes i mikroelektronik. I dag har dens anvendelsesområder bredt sig til grundforskning inden for fysikvidenskab, halvleder- og datalagringsløsninger, fladskærme, kommunikation, biosensor- og optiske belægningsindustrier. Denne udbredte anvendelse forklares ved den øgede afhængighed af tynde film på mange områder og ellipsometriens fleksibilitet til at måle de fleste materialetyper: dielektriske stoffer, halvledere, metaller, superledere, organiske stoffer, biologiske belægninger og kompositter af materialer.

Denne vejledning giver en grundlæggende beskrivelse af ellipsometriske målinger sammen med de typiske dataanalyseprocedurer. De primære anvendelser af ellipsometri gennemgås også.