引 言椭偏法测量薄膜厚度与折射率得讨论在近代科学技术与日常生活中,各种薄膜得应用日益广泛。因此,能够迅速与精确地测量薄膜参数就是非常重要得。 在实际工作中可以利用各种传统得方法测定薄膜光学参数,如:布儒斯特角法测介质膜得折射率,干涉法测膜厚。另外,还有称重法、X 射线法、电容法、椭偏法等等。其中,因为椭圆偏振法具有测量精度高,灵敏度高,非破坏性等优点,并可用于讨论固体表面及其膜层得光学特性,已在光学、半导体学、凝聚态物理、生物学、医学等诸多领域得到广泛得应用。椭圆偏振测厚技术就是一种测量纳米级薄膜厚度与薄膜折射率得先进技术,同时也就是讨论固体表面特性得重要工具。一、实验目得1、了解椭偏仪得构造与椭圆偏振法测定薄膜参数得基本原理。 2、通过对薄膜样品厚度与折射率得测量,初步掌握椭圆偏振仪得使用与数据处理得方法。二、实验原理1、椭偏法测量薄膜参数得基本原理P’ PDi1F图 71 椭圆偏振光得产生P－起偏器,D－1/4 波片图 72 椭圆偏振光得产生i1F－薄膜样品,P’－检偏器光就是一种电磁波,且就是横波。电场强度 E 与磁场强度 H 与光得传播方向构成一个右旋得正交三矢族。与光得强度、频率、位相等参量一样,偏振态也就是光得基本量之一。假如已知入射光束得偏振态,当测得通过某薄膜后得出射光偏振态,就能确定该薄膜影响系统光学性能得某些物理量,如折射率、薄膜厚度等。如图 71 所示,一束自然光(非偏振激光)经过起偏器后变成线偏振光,改变起偏器得方位角可以改变线偏光得振动方向。此线偏光穿过 1/4 波片后,由于双折射效应分成两束光,即 o 光与 e 光。对正晶体得 1/4 波片,o 光沿快轴方向偏振,e 光沿慢轴方向偏振,o 光得振动位相超前 e 光 /2;对负晶体得 1/4 波片情况反之。因此,o 光 e 光合成后得光矢量端点形成椭圆偏振光。当椭圆偏振光入射到待测得膜面上时,如图 72 所示,反射光得偏振态将发生变化,对于一定得样品,总可以找到一个起偏方位角,使反射光由椭圆偏振光变成线偏振光。这时,转动检偏器,在某个方位角下得到消光状态。这种方法被称为1消光测量法。下面来分析如何通过椭偏方法测量薄膜折射率与厚度。图 73 所示为光在一均匀与各向同性得单层介质膜上得反射与折射。单层介质膜有两个平行得界面,通常,上部就是空气(或真空),即折射率 n1＝1。中间就是一层厚度为 d、折射率为 n2得介质薄膜,下层就是折射率为n3得衬底,介质薄膜均匀地附在衬底上。当一束光射到薄膜...
