Spectroscopic Ellipsometery

آنالیز طیف نگار بیضی سنج: Ellipsometery

بیضی سنجی در واقع بر اساس معادلات فرنل در بازتاب و یا عبور پرتو نور قطبیده از سطح مشترک مواد چندلایه همگن، شکل گرفته است. در مبحث اپتیک به یاد داریم که زماني كه پرتو نور به ماده اي برخورد مي كند قسمتي از آن، بازتاب مي شود اما قسمت ديگري از آن ابتدا به داخل ماده نفوذ مي كند و سپس بازتاب می شود.
با اندازه گيري تفاوت بين اين دو بازتاب، ضخامت لايه تعيين مي شود. همچنين با توجه به اينكه در اين فرآيند، نور بازتابي از نمونه دچار تغيير پلاريزاسيون نيز مي شود از اين تغيير، براي محاسبه ضريب شكست و ضريب جذب لايه ها استفاده می كنند. مطابق شکل1، پرتو نور پس از خروج از چشمه نور، ابتدا وارد يك پلاريزور شده و به صورت خطي قطبیده مي‌شود سپس اين نور وارد جبران كننده مي شود تا به صورت بيضوي(و یا دایره ای) قطبیده شود و در ادامه پرتو نور خروجي به نمونه برخورد كرده و پرتو بازتاب می شود(در بعضی سیستم ها پرتو نور عبوری هم آنالیز می شود).

شکل1):راست) نمای شماتیک ازچيدمان مورد استفاده در فرآیند بيضي سنجي، چپ) نمای شماتیک ازفيريك فرايند مورد استفاده در یک آنالیز طیف نگار بیضی سنج

تغییرات رفتار در پرتو عبوری و برگشتی از نمونه توسط آشکارساز، خواص نمونه را تعیین می کند. باید توجه شود که ثابت های اپتیکی و ضخامت لایه نازک مستقیماً اندازه گیری نمی شوند بلکه براساس تغییر قطبش بر حسب Ψو Δ تعیین می شوند. دو پارامتر Ψو Δ بیان گر تغییر در حالت قطبش نور برگشتی از نمونه مي باشند.
در شكل2، نمونه اي از كاربردهاي اين سامانه، يعني ضخامت سنجي و استوكيومتري آمده است.

شکل2: محاسبه ضخامت و استوكيومتري چندلايه اي بوسيله سامانه طیف نگار بیضی سنج

همچنين در شكل3، به عنوان نمونه ثابت هاي اپتيكي اندازه گيري شده n وk براي ZnO ، SnO2 و c-Siµ محاسبه شده با سامانه طیف نگار بیضی سنج نشان داده شده است. در شكل4، نيز نماي واقعي يك سامانه طیف نگار بیضی سنج نشان داده شده است.

شکل3: ثابت هاي اپتيكي اندازه گيري شده n وk براي ZnO ، SnO2و c-Siµ محاسبه شده با سامانه طیف نگار بیضی سنج

شکل4: نماي واقعي از یک طیف نگار بیضی سنج

طیف نگار بیضی سنج، یک تکنیک ایده ال برای تعیین خواص فیزیکی و نوری در محدوده وسیعی از مواد لایه نازک است. این تکنیک بدون آنکه تماسی با نمونه داشته باشد و یا ایجاد تخریب کند در تعیین مشخصات مواد، خصوصاً در فن‌آوري لایه نازک با دقت بسیار بالا به کار می آید. علاوه بر آن در فن‌آوري ساخت نیمه هادی ها، مواد و لایه های بیولوژیکی، ساخت سلول های خورشیدی و ساخت تجهیزات پزشکی نیز مورد استفاده قرار می گیرد. در بحث لایه نازک این تکنیک برای اندازه گیری ضخامت، زبری، درصد مواد در آلیاژها و خواص نوری لایه های نازک مانند ضریب شکست و ضریب جذب و همچنین تعیین استوکیومتری مواد لایه در چندلایه های تناوبی استفاده می شود.

منبع : کتاب مبانی لایه نشانی و آنالیز نانو ساختار تالیف آقای جهانبخش مشایخی، انتشارات مرکز نشر دانشگاهی

فیلم آموزشی در مورد آنالیزEllipsometry

فیلمها و مطالب آموزشی

آنالیزهای سطح و لایه   نازک

برهم کنش بین ذرات باردار با لایه نازک

برهم کنش بین پرتو ایکس با لایه نازک

برهم کنش بین پرتو نور با    لایه نازک

میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM

میکروسکوپ الکترونی عبوری    TEM

میکروسکوپ پروبی روبشی    SPM

میکروسکوپ پروبی روبشی    AFM

میکروسکوپ روبشی تونلینگ    STM

آنالیز سطح و لایه به روش SIMS

آنالیز سطح و لایه به روش    RBS

آنالیز سطح و لایه به روش    XRD

آنالیز سطح و لایه به روش    XPS

آنالیزطیفی به روش بیضی سنجی

آنالیزطیفی به روش اسپکتروفتومتر

لایه نشانی و پارامترهای آن

ساختار    تشکیل       لایه

روش تفنگ الکترونی E_Beam Gun

روش تبخیر مقاومتی    Resistant Ev

روش کندوپاش       Sputtering

لایه نشانی به روش لیرزی    PLD

لایه نشانی به روش       MBE

لایه نشانی شیمیایی       CVD

لایه نشانی شیمیایی        PECVD

لایه نشانی شیمیایی     MOCVD

درباره                            خلاء

پمپ روتاری    Rotary Pump

پمپ توربومولکولارTurbomolecular

پمپ کرایوجنیک Cryojenic Pump

پمپ دیفیوژن    Diffusion Pump

تاریخچه فشارسنج های نخستین

فشارسنجهای محدوده خلاء پایین

فشارسنج یونی کاتد سرد و گرم

کنترل ضخامت

ضخامت سنجی اپتیکی

ضخامت سنجی کریستالیQCM