橢偏儀(三)-橢偏測(cè)量原理
假設(shè)有一束單色光,振幅為 Ei與直角坐標(biāo)系x軸的夾角為α击孩,將其分解為沿直角坐標(biāo)系x軸的p光和沿直角坐標(biāo)系y軸的s光迫悠。則入射光p光和s光的振幅分別為Eip和 Eis,入射光經(jīng)過薄膜的反射后p光和s光的振幅分別變?yōu)镋iprp和Eisrs巩梢,相應(yīng)的相位變?yōu)棣?sub>rp和δrs创泄,故p光和s光的反射光電矢量分別為
消去時(shí)間因子t,便可得到反射波電矢量末端的運(yùn)動(dòng)軌跡:
式中:Δ=δrp -δrs括蝠。上式實(shí)際上就是橢圓方程鞠抑。
也就是說線偏振光入射,與待測(cè)樣品發(fā)生相互作用后忌警,由于p光和s光的反射率不同搁拙,反射光不再是線偏振光,而變成了橢圓偏振光法绵,引入?yún)⒘縯anΨ和Δ箕速,Δ表示p光分量和s光分量的相位差,tanΨ 表示反射后兩個(gè)分量振幅比 Erp /Ers朋譬。定義
ρ由各層薄膜的折射率盐茎、消光系數(shù)和膜層厚度等參量決定,故可表達(dá)為
式中:n1徙赢、n2和n3分別為空氣字柠、薄膜和襯底的折射率;k2和k3分別為薄膜和襯底的消光系數(shù)狡赐。通過對(duì)Ψ和Δ的擬合募谎,可以得出被測(cè)物體的參量。
橢偏技術(shù)按采樣原理可以分為消光式和光度式 阴汇,也稱為零橢偏法與非零橢偏法。消光式橢偏測(cè)量方法在每一個(gè)波長(zhǎng)通過旋轉(zhuǎn)起偏器和補(bǔ)償器后尋找到合適的角度节槐,使經(jīng)樣品反射后的偏振光為線性偏振光搀庶,然后調(diào)整檢偏器角度產(chǎn)生消光效果后,記錄此時(shí)檢偏器和起偏器相對(duì)于入射平面的角度铜异,計(jì)算出樣品對(duì)應(yīng)的參數(shù)哥倔。光度式橢偏測(cè)量方法則是對(duì)探測(cè)器接收到的光強(qiáng)進(jìn)行傅里葉分析,推導(dǎo)出所測(cè)樣品的特性揍庄,并不需要測(cè)量角度咆蒿,盡可能排除了人為誤差,測(cè)量速度快,但其非線性效應(yīng)大沃测。
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