橢偏儀測量

在現(xiàn)代科學技術中，薄膜有著廣泛的應用。因此測量薄膜的技術也有了很大的發(fā)展，橢偏法就是70年代以來隨著電子計算機的廣泛應用而發(fā)展起來的已有的測量薄膜的最精確的方法之一。橢偏法測量具有如下特點：

1.能測量很薄的膜（1nm），且精度很高，比干涉法高1-2個數(shù)量級。

2.是一種無損測量，不必特別制備樣品，也不損壞樣品，比其它精密方法：如稱重法、定量化學分析法簡便。

3.可同時測量膜的厚度、折射率以及吸收系數(shù)。因此可以作為分析工具使用。

4.對一些表面結構、表面過程和表面反應相當敏感。是研究表面物理的一種方法。

成像橢圓偏振技術正在引起其他學科如生物學和醫(yī)藥的研究人員越來越多的興趣。研究人員發(fā)現(xiàn)利用成像橢偏技術可以和成像表面等離子共振（SPR）聯(lián)用，可以實現(xiàn)生物芯片和生物傳感器的檢測。這些跨學科的研究領域給橢偏技術帶來了新的研究熱點的同時也給該技術帶來了挑戰(zhàn)，例如在非穩(wěn)定液體表面的薄膜的測量和顯微成像等。

橢偏儀測量橢偏參數(shù)

在橢偏測量過程中，有兩個橢偏參數(shù)非常關鍵。（標準）橢圓偏振測量四個史托克參數(shù)(Stokes parameters)中的兩個，通常以Δ及Φ來表示。TanΦ為反射后之振幅比，Δ為相位移（相差）。由于橢圓偏振系測量兩項之比值（或差異）而非其絕對數(shù)值，因此這技術所得的數(shù)據(jù)是相當正確且可再現(xiàn)的，其對散射及擾動等因素較不敏感，且不需要標準樣品或參考樣品。

橢偏儀測量數(shù)據(jù)分析和擬合

橢圓偏振為間接量測的技術，也就是說，一般測得的Δ及Φ并不能直接轉換為樣品的光學常數(shù)，通常需要建構模型來進行分析。只有對于無限厚（約厘米等級）、各向同性且均勻的膜，才可能直接轉換得到其Δ及Φ之數(shù)值。在所有其他的情形下，則必需建構其層狀模型，并考慮所有各層之各別的光學常數(shù)如(折射率或介電常數(shù))及厚度，且依正確的層畳順序建立。再借由多次最小方差法最適化，變動未知的光學常數(shù)及(或)厚度參數(shù)，以之代入菲涅耳方程計算求得其對應Δ及Φ數(shù)值。最后，所得最接近實驗數(shù)據(jù)之Δ及Φ數(shù)值，其參數(shù)來源的光學常數(shù)及(或)厚度可視為此量測之最適化結果。

橢偏儀測量橢偏測量結果

橢偏測量可取得薄膜的介電性質（復數(shù)折射率或介電常數(shù)）。它已被應用在許多不同的領域，從基礎研究到工業(yè)應用，如半導體物理研究、微電子學和生物學。橢圓偏振是一個很敏感的薄膜性質測量技術，且具有非破壞性和非接觸之優(yōu)點。

分析自樣品反射之偏振光的改變，橢圓偏振技術可得到膜厚比探測光本身波長更短的薄膜資訊，小至一個單原子層，甚至更小。橢圓儀可測得復數(shù)折射率或介電函數(shù)張量，可以此獲得基本的物理參數(shù)，并且這與各種樣品的性質，包括形態(tài)、晶體質量、化學成分或導電性，有所關聯(lián)。它常被用來鑒定單層或多層堆棧的薄膜厚度，可量測厚度由數(shù)埃（Angstrom）或數(shù)納米到幾微米皆有極佳的準確性。

橢偏儀測量被測材料

半導體物理、通訊、數(shù)據(jù)存儲、光學鍍膜、平板顯示器、表界面科學研究、物理、化學、生物、醫(yī)藥、介電材料、有機高分子聚合物、金屬氧化物、金屬鈍化膜、各種液體薄膜、自組裝單分子層、多層膜物質等等

橢偏儀 全自動光譜橢偏儀 成像橢偏儀（成像橢圓偏振技術）激光單波長橢偏儀……

■ 優(yōu)點：相對于光譜型橢偏儀，激光單波長橢偏儀比較簡單，由于不需要單色儀，四分之一玻片也可以根據(jù)波長固定，光學元件也可以針對特定波長進行設計，所以價格相對便宜，同時測量精度較高。

■缺點：對多層膜分析能力不足，不如光譜型橢偏儀。

橢偏儀應用領域

半導體、微電子、MEMS、通訊、數(shù)據(jù)存儲、光學鍍膜、平板顯示器、科學研究、物理、化學、生物、醫(yī)藥 …

橢偏儀可測材料

半導體、介電材料、有機高分子聚合物、金屬氧化物、金屬鈍化膜、自組裝單分子層、多層膜物質和石墨烯等等