Эллипсометрия

Материал из m-protect.ru

Эллипсометрия - метод исследования свойств границы (поверхности) раздела различных сред и происходящих на ней явлений (адсорбция, окисление и др.) по параметрам эллиптической поляризации отраженного света.

Падающий на поверхность плоско поляризованный свет приобретает при отражении и преломлении эллиптическую поляризацию вследствие наличия тонкого переходного слоя на границе раздела сред. Зависимость между оптическими постоянными слоя и параметрами эллиптически поляризованного света устанавливается на основании Френеля формул. На принципах эллипсометрии построены методы чувствительных бесконтактных исследований поверхности жидкости или твёрдых веществ, процессов адсорбции, коррозии и др. В качестве источника света в эллипсометрии используется монохроматическое излучение зелёной линии ртути, а в последнее время – лазерное излучение, что даёт возможность исследовать микронеоднородности на поверхности изучаемого объекта. Получило развитие также новое направление спектральной эллипсометрии в широком интервале длин волн, существенное при исследованиях атомного состава неоднородных и анизотропных поверхностей и плёнок. На анимации показано две линейные волны падающие на подложку с образцом. Одна волна, отражённая от подложки не испытывает изменение состояния поляризации и отражается также в виде линейно поляризованной волны. Другая волна, отражённая от образца, меняет поляризацию на круговую.

Микроскопия с использованием принципов эллипсометрии

Излучение лазерного источника (слева на анимации, отмечено красным) проходит сначала через поляризатор (отмечено зелёным), а затем через двулучепреломляющу пластинку (отмечено на анимации синим), которая из волны линейной поляризации формирует эллиптически поляризованную волну. Отражаясь от образца свет изменяет состояние поляризации и превращается в линейно поляризованную волну. Объектив собирает свет, отражённый от образца и через анализатор (по сути тот же поляризатор, отмечен зелёным) подаёт этот свет на фотоприёмную матрицу. Анализатор сориентирован так, что задерживает свет линейной поляризации, отражённый от образца, в то время как значительная часть света эллиптической поляризации, отражённого от подложки, проходит на фотоприемное устройство. В результате образец становится видимым на фоне подложки в виде тёмного пятна. Изменяя взаимную ориентацию поляризатора, анализатора и двулучепреломляющей пластинки можно получать позитивное изображение исследуемого объекта, его негативное изображение, а также все промежуточные состояния, подбирая при котором из них контраст объекта будет максимальным.