химический каталог




ЭЛЛИПСОМЕТРИЯ

Автор Химическая энциклопедия г.р. Н.С.Зефиров

ЭЛЛИПСОМЕТРИЯ, метод исследования свойств границы (поверхности) раздела различные сред и происходящих на ней явлений (адсорбция, окисление и др.) по параметрам эллиптич. поляризации отраженного света.
При отражении монохроматич. плоскополяризов. света, падающего под углом электромагн. волна, взаимодействуя с веществом, обычно преобразуется в эллиптически поляризованную. Это объясняется тем, что электромагн. колебания, совершающиеся в плоскости падения (р-колебания) светового луча и в перпендикулярной к ней плоскости (s-колебания), при отражении света по-разному изменяют амплитуду напряженности электрич. поля Е и начальную фазу колебаний (рис.). Параметрами Е и характеризуются так называемой комплексные амплитуды для р- и s-колебаний падающей и отраженной волн. Отношения амплитуд или комплексные коэффициент отражения, можно вычислить в рамках конкретной модели отражающей поверхности, используя мат. аппарат теории комплексных чисел и электромагн. теорию света.

Схема действия эллипсометра; пояснения в тексте.

Такой подход, называют прямой задачей ЭЛЛИПСОМЕТРИЯ, позволяет записать основные уравение ЭЛЛИПСОМЕТРИЯ:

где - соответственно для падающей и отраженной волн) и - эллипсометрич. углы, измеряемые с помощью спец. приборов - эллипсометров.
В простейшей схеме эллипсометра, приведенной на рис., монохроматич. свет от источника И, проходя через призму-поляризатор П, преобразуется в плоскополяризов. свет. При отражении от исследуемой поверхности между р- и s-колеба-ниями возникает разность фаз при этом конец вектора напряженности, характеризующего результирующее электрич. колебание, описывает эллипс. Компенсатор К приводит разность фаз между р- и s-колебаниями к нулю и снова преобразует свет в плоскополяризованный, который можно полностью погасить анализатором А. Гашение фиксируется фотоприемником Ф. Значения азимутов поляризатора и анализатора в положении гашения связаны с угламии
Прямая задача ЭЛЛИПСОМЕТРИЯ легко решается для геометрически плоской границы раздела полубесконечных сред; разработаны методы решения для более сложных систем, например, для планарной многослойной системы тонких пленок заданной толщины с известными оптический постоянными сред. Совпадение вычисленных значений и с экспериментальными свидетельствует о корректности выбранной оптический модели.
Однако, как правило, необходимо решать обратную задачу ЭЛЛИПСОМЕТРИЯ- находить оптический характеристики отражающей системы по измеренному набору значений и при разных условиях: различные углах падения света падении света на изучаемую поверхность из разных сред, использование света различные частот (так называемой спектральная ЭЛЛИПСОМЕТРИЯ).
С помощью прямых вычислений обратная задача может быть решена для случая отражения света от идеальной (резкой, гладкой) плоской границы раздела; в частности, по измеренным эллипсометрич. углам можно рассчитать оптический константы (показатели преломления и поглощения) металлов. При этом даже для хорошо отполированной металлич. поверхности модель идеальной границы раздела не всегда корректна, поэтому следует учитывать шероховатость реальной поверхности. Общего решения обратной задачи не существует. Оптич. характеристики находят посредством номограмм, построенных по результатам решения прямой задачи на ЭВМ или с помощью спец. программ типа "поиск".
Классич. область применения ЭЛЛИПСОМЕТРИЯ - исследования оптический свойств материалов, в том числе измерения оптический постоянных тонких (например, оксидных) пленок, а также их толщин. Интерес к ЭЛЛИПСОМЕТРИЯ возрос в 70-80-х гг. 20 в. в связи с особым значением, которое приобрели анализ структуры, изучение физических-химический свойств и контроль чистоты поверхностей благодаря быстрому развитию твердотельной (прежде всего полупроводниковой) электроники. ЭЛЛИПСОМЕТРИЯ используют также в исследованиях физических и химический адсорбции в глубоком вакууме на плоских поверхностях Si, Ag, Pt и др., адсорбции полимеров на границе жидкость-газ и жидкость-жидкость, процессов катализа на микроуровне, свойств верх. слоев поверхностей, подвергнутых коррозии, в электрохимии для изучения окисления и восстановления электродов, в микробиологии для исследования оболочек клеток и липидных мембран и др.
Достоинства ЭЛЛИПСОМЕТРИЯ: простота и быстрота измерений (имеются автоматич. эллипсометры), возможность производить их в ходе процесса (in situ), в вакууме, при высоких температурах, в агрессивных средах; кроме того, при экспериментах поверхности не загрязняются и не разрушаются. Недостаток метода -трудность правильного выбора модели отражающей системы и интерпретации результатов измерений. Поэтому наиболее перспективно сочетание ЭЛЛИПСОМЕТРИЯ с другими методами исследования поверхности, например с оже-спектроскопией, УФ и рентгеновской спектроскопией, методами дифракции электронов и рассеяния ионов.

Литература: Основы эллипсометрии, под ред. А. В. Ржанова, Новосиб., 1979; Аззам Р., Башара Н., Эллипсометрия и поляризованный свет, пер. с англ., М., 1981; Громов В. К., Введение в эллипсометрию, Л., 1986; Пшеницын В. И., Абаев М. И., Лызлов Н. Ю., Эллипсометрия в физико-химических исследованиях, Л., 1986; Всесоюзные конференции по эллипсометрии. Сб. тр., Новосиб., 1980-91; Эллипсометрия. Теория, методы, приложения, ред. К. К. Свиташев, А. С. Мардежов, Новосиб., 1991.

3. М. Зорин.

Химическая энциклопедия. Том 5 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
ксенон mtf-light h4 6000k с обманками 50w
стол слайн-б с-2 графит
чашки для чая купить
билеты на сплин 17 марта

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(17.01.2017)