Vad är ellipsometri?

Denna handledning från J. A. Woollam är en introduktion till ellipsometri för alla som är intresserade av att lära sig mer om ellipsometri och dess tillämpningar. Denna handledning är skriven med nybörjaren i åtanke, men erfarna användare av ellipsometri kommer också att ha nytta av den information som presenteras i den här diskussionen.

Vad är ellipsometri?

Ellipsometri mäter en förändring i polarisation när ljus reflekteras eller transmitteras från en materialstruktur. Polarisationsförändringen representeras som ett amplitudförhållande, Ψ, och fasskillnaden, Δ. Det uppmätta svaret beror på de optiska egenskaperna och tjockleken hos enskilda material. Därför används ellipsometri främst för att bestämma filmtjocklek och optiska konstanter. Den används dock också för att karakterisera sammansättning, kristallinitet, grovhet, dopingkoncentration och andra materialegenskaper som är förknippade med en förändring av den optiska responsen.

Sedan 1960-talet, då ellipsometri utvecklades för att ge den känslighet som krävs för att mäta skikt i nanometerskala som används inom mikroelektronik, har intresset för ellipsometri ökat stadigt. I dag har dess tillämpningar spridit sig till grundforskning inom fysikaliska vetenskaper, halvledar- och datalagringslösningar, platta bildskärmar, kommunikation, biosensorer och industrier för optisk beläggning. Denna utbredda användning förklaras av det ökade beroendet av tunna skikt på många områden och ellipsometrins flexibilitet att mäta de flesta materialtyper: dielektriska material, halvledare, metaller, supraledare, organiska material, biologiska beläggningar och materialkompositer.

Denna handledning ger en grundläggande beskrivning av ellipsometriska mätningar tillsammans med typiska dataanalysförfaranden. De primära tillämpningarna av ellipsometri granskas också.