0 v1 Z( f# h5 N! W
原标题:椭偏仪的工作原理是什么?在工业中有哪些应用? 5 E3 O/ s3 B( H) A
' Y* E! ]4 l; m; E
椭偏仪有着测量精度高、快速多次测量且长期可靠性的优点,常常被用来检测化学材料微观结构、超薄膜厚度等实验。科研人员发现椭偏仪可以和很多技术并用,比如:原子力显微镜、拉曼光谱仪等。这使椭偏仪被广泛地运用在研究材料、生物以及医药制造等领域中。
- j/ K$ ]2 e- c+ Y: Q# J 椭偏仪 ) Z: l/ Y: O S7 J6 Z% g
椭偏仪的工作原理:
0 S8 u# T5 E: N7 |4 x 入射光束(线偏振光)的电场可以在两个垂直平面上分解为矢量元。P平面包含入射光和出射光,s平面则是与这个平面垂直。类似的,反射光或透射光是典型的椭圆偏振光,因此仪器被称为椭偏仪。在物理学上,偏振态的变化可以用复数ρ来表示:其中,ψ和∆分别描述反射光p波与s波振幅衰减比和相位差。P平面和s平面上的Fresnel反射系数分别用复函数rp和rs来表示。rp和rs的数学表达式可以用Maxwell方程在不同材料边界上的电磁辐射推到得到。 + Y" f/ ~/ t0 o& ]4 k6 C: }
其中ϕ0是入射角,ϕ1是折射角。入射角为入射光束和待研究表面法线的夹角。通常椭偏仪的入射角范围是45°到90°。这样在探测材料属性时可以提供最佳的灵敏度。每层介质的折射率可以用下面的复函数表示。
% n( Y! \! }1 m# G. K: G$ M 通常n称为折射率,k称为消光系数。这两个系数用来描述入射光如何与材料相互作用。它们被称为光学常数。实际上,尽管这个值是随着波长、温度等参数变化而变化的。当待测样品周围介质是空气或真空的时候,N0的值通常取1.000。 ) o& V5 M) Z1 X" I+ C8 q; o
通常椭偏仪测量作为波长和入射角函数的ρ的值(经常以ψ和∆或相关的量表示)。一次测量完成以后,所得的数据用来分析得到光学常数,膜层厚度,以及其他感兴趣的参数值。
4 S* g3 F1 i0 m0 ]! H* C% x 椭偏仪在各工业的应用:
6 D" E3 `6 N- L 1、可用于实验室研究,教学,在线制程监控,工业品质控制等应用。
9 [$ L( h9 g n# N5 @8 m 2、半导体行业:硅的氧化物和氮化物,高和低k介质、多晶和非晶硅薄膜,光刻胶。
* S4 E* T; H9 g6 q* S" Z3 S 3、光学涂覆工业:高、低折射率薄膜如SiO2,TiO2,Ta2O5,MgF2,等。
7 U5 H' P J! A" ?( T 4、显示行业:导电层(如ITO),非晶硅薄膜、有机薄膜(OLED技术)。 1 w* p4 R4 b) E) G& C( c
5、数据存储产业:类金刚石薄膜。 : c: b3 Q( y f/ g) N/ }
6、R&D 工序:薄膜沉积的原位表征(速率和光学常数)对应工艺条件的变化值,适用于MBE、MOCVD、ALD、溅射等。 . J- a( F: N( e6 g3 x+ f7 o1 }$ H
7、化学和生物:亚-单层材料吸附液体中的细胞实验检测。
4 p4 X! M1 q( J, q! b 8、工业:在线监测和控制薄膜的厚度。 + I5 O+ v4 I; ] z6 _4 B/ k
测试狗文库百科 2 o, ]6 w6 K: k1 |, K9 Q# ~
www.ceshigo.com/News/all返回搜狐,查看更多 * Y/ V5 V0 R( E- U9 B
8 y, m' @; A8 B 责任编辑:
! J6 _. C2 i; B$ A
* I8 O# J6 g- h; o6 n+ Q
+ S v' o& W3 w9 n! V- ]
! _0 d/ ~. b: V# b3 V6 u7 I5 d; s+ G- C5 b. `
|