原创力文档- 1、本文档共7页，可阅读全部内容。
- 2、原创力文档（book118）网站文档一经付费（服务费），不意味着购买了该文档的版权，仅供个人/单位学习、研究之用，不得用于商业用途，未经授权，严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等，侵权必究。
- 3、本站所有内容均由合作方或网友上传，本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺！文档内容仅供研究参考，付费前请自行鉴别。如您付费，意味着您自己接受本站规则且自行承担风险，本站不退款、不进行额外附加服务；查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档，您可以点击 这里二次下载。
- 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等，请点击“版权申诉”（推荐），也可以打举报电话：400-050-0827(电话支持时间：9:00-18:30)。
PAGE
PAGE2
椭偏仪测量薄膜厚度和折射率
椭圆偏振测量（椭偏术）是研究两媒质界面或薄膜中发生的现象及其特性的一种光学方法，其原理是利用偏振光束在界面或薄膜上的反射或透射时出现的偏振变换.椭圆偏振测量的应用范围很广，如半导体、光学掩膜、圆晶、金属、介电薄膜、玻璃(或镀膜)、激光反射镜、大面积光学膜、有机薄膜等，也可用于介电、非晶半导体、聚合物薄膜、用于薄膜生长过程的实时监测等测量。结合计算机后，具有可手动改变入射角度、实时测量、快速数据获取等优点。
实验目的
了解椭偏仪测量薄膜参数的原理.
初步掌握反射型椭偏仪的使用方法.
使用仪器
椭偏仪平台及配件、He-Ne激光器及电源、起偏器、检偏器、四分之一波片等.实验原理
在一光学材料上镀各向同性的单层介质膜后,光线的反射和折射在一般情况下会同时存在的.
2 3 1通常,设介质层为n1、n、n,φ为入射角,那么在1、2介质交界面和2、3介质交界面会产生反射光和折射光的多光束干涉,如图
2 3 1
?1介质n1界面1薄膜
?
1
介质n1
界面1
薄膜n2
?
2
界面2
图1-1
这里我们用2?表示相邻两分波的相位差,其中?=2?dn2cos?2/?,用r1p、r1s表示光线的p分量、s分量在界面1、2间的反射系数,用r2p、r2s表示光线的p分、s分量在界面2、3间的反射系数.由多光束干涉的复振幅计算可知:
r ?r
e?i2?
r ?r
e?i2?
E ?1p 2p E
…(1) E
?1s 2s
E … (2)
rp 1?r
1p
r e?i2? ip
2p
rs 1?r
1s
r e?i2? is
2s
其中Eip和Eis分别代表入射光波电矢量的p分量和s分量，Erp和Ers分别代表反射光波电
矢量的p分量和s分量.现将上述Eip、Eis、E、Ers 四个量写成一个量G,即:
E /E
r ?r
rp
e?i2? r
r e?i2?
G???rp rs
?tg?ei?=1p 2p ·1s 2s
…(3)
E /E
ip is
1?r
1p
r e?i2?
2p
1?r
1s
r e?i2?
2s
我们定义G为反射系数比，它应为一个复数，可用tg?和?表示它的模和幅角.上述公式的过程量转换可由菲涅耳公式和折射公式给出:
?r ?(n cos? ?ncos?
)/(n cos? ?ncos?
)(4)
?1p 2 1 1
2 2 1 1 2
?r ?(n
cos? ?n cos?
)/(n
cos? ?n cos?
)(5)
?2p
3 2 2 3
? ?
3 2 2 3
? ?
?r ?(ncos ?n cos )/(ncos ?n cos )(6)
1212122?1s ? ? 1 ? ?
1
2
1
2
1
2
2r ?(n cos ?n cos )/(n cos ?n cos
2
3
2
3
2
2
3
3
)(7)
??2s ? ? ?
?
2 ?4 dn cos / (8)
22?
2
2
??n
?
1
cos?
1
?n cos?
2
?n cos?
2 3
(9)
3
G是变量n、n、n、d、?、?的函数(? 、? 可?用表示),即 ??tg?1f,
1 2 3 1 2 3 1
??argf ,称?和?为椭偏参数,上述复数方程表示两个等式方程:
r ?r
e?i2? r
r e?i2?
[tg?ei?]的实数部分=[1p 2p 1s 2s ]的实数部分
1?r
1p
r e?i2?
2p
1?r
1s
r e?i2?
2s
r ?r e?i2?
r ?r
e?i2?
[tg?ei?]的虚数部分=[1p 2p 1s 2s
]的虚数部分
1?r
1p
r e?i2? 1?r
2p 1s
r e?i2?
2s
若能从实验测出?和?的话,原则上可以解出n和d(n、n、?、? 已知),根据公式(4)~(9),
2 1 3 1
推导出?和?与r 、r 、r 、r 、和δ的关系:
1p 1s 2p 2s
tg??[
文档评论（0）