ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Измерения на тонких слоях и пленках из "Отражение света " Особенно широкое применение получил так называемый метод Друде, чаще называемый ныне эллипсомет-рией ) в котором измеряются два параметра эллипса колебаний отраженного света, отношение полуосей и их ориентации. Это означает (см. приложение П) измерение отношения / J.=peЧ Точность измерения здесь получается гораздо выше, чем при измерениях 7 или [56]. Непосредственно могут измеряться отношение полуосей эллипса и азимут большой оси, азимут восстановленной линейной поляризации или азимут круговой поляризации. Некоторые примеры применения метода в том его варианте, где А подбирается равным 90° и т равно р — отношение полуосей эллипса, даны в гл. 6 существуют и другие варианты. [c.260] Параметры р и А могут связываться с константами их для однородных массивных сред посредством формул (4.18) —(4.36). [c.260] Общие принципы техники эллипсометрии и полная библиография изложены в ряде обзоров и монографий [59—63]. [c.261] В случае фотоэлектрического приемника часто удобно получать при отражении циркулярную поляризацию, фиксируемую по неизменности сигнала при повороте анализатора. Нахождение азимута восстановленной линейной поляризации можно осуществить достаточно точно лишь при качании плоскости поляризации [65] это одновременно обеспечивает модуляцию сигнала, повышая еще точность. [c.261] Точность измерений сильно зависит от ориентации поляризационных приспособлений относительно плоскости падения в зависимости от р и Д (рекомендации и номограммы для подбора даны в работах [66, 67]). Анализ других возможностей повышения точности приведен в работах [68, 69], а машинные обработки результатов методики — в работах [70]. [c.261] Для расчетов обычно применяются формулы (4.26) — (4.31) или строгие формулы (4.23) — (4.25). Сложность расчетов заставляет и с точки зрения вычислительной предпочитать А = я/2 как было видно в 4, это сильно упрощает вычисления. [c.261] Техника эксперимента развивалась также в ряде работ, приведенных в следующем параграфе. Эллипсометрия может быть применена и для шероховатых поверхностей обсуждение этого см. в работах [60, стр. 131] и [71]. [c.261] Из данных и графиков, приведенных в 30, видно, что все методы в общем дают низкую точность при слабом поглощении. [c.262] Как было показано в 23—26 и в цитированных работах по адсорбционным слоям [59—62 и др.] (см. 32), эллипсометрические измерения позволяют уловить весьма тонкие явления в непоглощающих слоях и пленках, оценивать их толщины и т. п., однако при измерении заметного, но малого поглощения (х 0,2—0,3) и они не особенно точны. Кроме того, при малых поглощениях весьма усложняет дело наличие неселективного фона. Поэтому для малых х (см. также табл. 6) приходится искать иные методы. Особенно это относится к отражательной спектроскопии в химии, где очень часто представляют интерес слабые полосы поглощения в ряде случаев увеличение поглощения повышением концентрации раствора вносит добавочные осложнения вследствие ассоциации и иных междучастичных взаимодействий. Поэтому для малых х широкое распространение получили методы НПВО, особенно удобные именно в этом диапазоне (ср. рис. 14). [c.262] Следует остановиться на применении всех описанных методик к исследованию кристаллов. Очевидно, что число измерений в этом случае должно быть больше — по крайней мере четыре для одноосных кристаллов, ибо последние характеризуются четырьмя параметрами — о, Пя, хо, Хи. Видимо, необходимо, или, во всяком случае желательно, чтобы число измерений было больше [72]. С другой стороны, анализ [015] показывает, что проводя для прозрачных кристаллов измерения интенсивности и поляризации отраженного света, можно в принципе определить все параметры по отражению от одного аншлифа (одной отполированной плоскости) как для одно-, так и для двуосного кристалла. Это можно осуществить, в частности, только измерениями состояния поляризации или же их сочетанием с измерениями интенсивностей. [c.262] Подобных комбинаций можно предложить много. Однако в 5 было показано, что для наиболее точного измерения параметров анизотропии кристалла необходимо выбрать определенную ориентацию его оси относительно отражающей поверхности и плоскости падения. Обсуждение и выбор наиболее выгодных методик для поглощающих кристаллов в полном объеме еще не проведены, главным образом вследствие чрезвычайной громоздкости общих формул. [c.263] В работах [73—79] даны некоторые рекомендации, а в работе [80]—алгоритм решения. В частности, рекомендовалось измерять коэффициент отражения 7 при трех углах падения и составлять их отношения при расположении оси (одноосных) кристаллов в отражающей поверхности и двух ее других ориентациях ( JLN с а и JLa). Для одноосных кристаллов предложен способ определения их сравнительно простой графической процедурой на основании двух измерений 7 в тех же положениях. Видимо, положение оси в отражающей плоскости — одно из наиболее чувствительных для определения 2° — и ориентации это видно и из наших рис. 25—27. [c.263] В литературе рассматривался способ ориентации кристаллов по отражению [015], а также некоторые особые приемы [43], однако они пригодны при качественных естественных гранях, а при произвольной ориентации поверхности отражения недостаточны здесь необходимы обычные кристаллографические приемы. Рекомендована [81] методика, позволяющая определить ориентацию и дисперсию осей. Удобные формулы для определения осей эллипсоида е даны в работе [82]. [c.263] как при различных углах N выявляются различные моды колебательного спектра (продольные и поперечные) (см.стр. 222). [c.264] Производилась либо по естественной грани, либо кристаллографическими методами (таким же способом, а не оптическим методом по отражению определялась и ориентация оси при ином направлении аншлифа). Это значительно упрощает вычисления (и в некоторой мере методику), однако ориентация отражающей поверхности перпендикулярно оси ( N), как видно из рис. 25—27,— не самая лучшая для получения наибольшей точности. Вопрос еще подлежит обсуждению. [c.264] Исследования по методу отражения особенно часто проводятся для тонких слоев и пленок. Таким образом исследуются адсорбционные слои, поверхностные слои, технические покрытия оптотехники и др., напыленные слои и т. п. Это объясняется тем, что метод позволяет определить сразу три параметра п, х, /. Представляют особый интерес измерения толщины при к 1, когда интерференционные измерения технически или принципиально неудобны, а микроскопические требуют нару-. шения целостности слоя. [c.265] Границы применимости методик обсуждены в 21—23. [c.265] Следует отметить, что в ряде работ формулы Друде считаются пригодными даже для мономолекулярных слоев и для адсорбционных монослоев, лишь частично покрывающих подложку это, очевидно, ошибочно. Для слоев молекулярных размеров должны применяться иные формулы например, типа формул (23.5), (23.6) нли (23.1), (23.2). Поскольку эти формулы по виду совпадают с формулами Друде, но физический смысл параметров в них иной, вычисления по формулам Друде дают эмпирические параметры, могущие иногда коррелировать с ходом явлений или полезные в ином отношении, но лишенные физического смысла. [c.265] Эти замечания в равной мере относятся к определениям толщины. [c.265] ОТ результатов эллипсометрии с расчетами по формулам Друде в пределах 30—50%, хотя для сильно поглощающих металлов толщины, при которых пригодны формулы Френеля, должны быть, вероятно, меньше (применение формул Друде при очень сильном поглощении следует обсудить особо, см. также замечания на стр. 188) ). [c.266] Вернуться к основной статье