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可变角度椭圆偏振光谱仪(VASE)是一种常用的技术,由于其对光学参数的微小变化具有高灵敏度,而被用在许多使用薄膜结构的应用中,如半导体、光学涂层、数据存储、平板制造等。在本用例中,我们演示了VirtualLab Fusion中的椭圆偏振分析器在二氧化硅(SiO2)涂层上的使用。对于系统的参数,我们参考Woollam等人的工作 "可变角度椭圆偏振光谱仪(VASE)概述。I. 基本理论和典型应用",并研究该方法对轻微变化的涂层厚度有多敏感。 Ul8HWk[6Iw #)'Iqaq7
505c(+ :E9pdx+ 任务描述 J
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udU o;@~uU 镀膜样品 'g%:/lwA 关于配置堆栈的更多信息。 2Mx\D 利用界面配置光栅结构 cN@_5 一般光栅组件能够对周期性结构进行建模。在各向同性的情况下,使用一个非常小的周期,以确保只有0阶会传播。二氧化硅层也是根据参考文献来定义的。 3t-STk? - 涂层厚度:10纳米 }H
~-oYMu - 涂层材料。二氧化硅 d88A.Z3w - 折射率:扩展的Cauchy模型。 L\#YFf q/@2=$]hH3 𝐴 = 1.44, 𝐵 = 0.00422𝜇𝑚², 𝐶 = 1.89𝐸 - 05𝜇𝑚4 |enLv12Gm - 基板材料:晶体硅 Jl_W6gY"Z - 入射角度。75° bMKX9`*o 3dN`Q:1R9 F0!Z1S0g :i&]J$^; 椭圆偏振分析仪 S<7!<]F- v>keZZOs
Lg<h54X ~cc }yDe 椭圆偏振分析仪用于计算相位差𝛥,以及反射光束的振幅分量Ψ。 ."wF86jW| 有关该分析仪的更多信息可在这里找到。 (
v*xW. /ZyMD(_J 椭圆偏振分析仪 SZH`-xb!+5 wN.S]
}||u{[ LK DfV 总结 - 组件... X):7#x@uy t`B@01;8A
*v%y;^{k[/ ~61b^L}$ (RFH.iX $
64up! 椭圆偏振系数测量 y'm!h?8 ,ayEZ#4.m 椭圆偏振分析仪测量反射系数(s-和p-极化分量)的比率𝜌,并输出相位差𝛥,以及振幅分量Ψ,根据 6 J>A U Z[Tou
W yM1s+@ q=pRe-{ 在VirtualLab Fusion中,复数系数𝑅p和𝑅s是通过应用严格耦合波分析(RCWA),也被称为傅里叶模态法(FMM)来计算。因此,在研究光栅样品的情况下,这些系数也可以是特定衍射阶数的瑞利系数。 u)<]Pb})r X\`']\l
=!t;e~^8] x`g,>>&C 椭圆偏振对小厚度变化的敏感性 %T]$kF++& %tP*_d: 为了评估椭偏仪对涂层厚度即使是非常小的变化的敏感性,对10纳米厚的二氧化硅层和10.1纳米厚的二氧化硅膜的结果进行了比较。即使是厚度的微小变化,1埃的差异也高于普通椭圆偏振的分辨率(0.02°为𝑇,0.1°为𝛥*)。因此,即使是涂层中的亚纳米变化也可以通过椭偏仪来测量。 J$}]p _tHhS@
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-OOU * 数值根据Woollam et al., Proc. SPIE 10294, 1029402 (1999) 4Kch=jt4# <\O+
仿真结果与参考文献的比较 SOI=~BGd) Bf*>q*%B{ 被研究的SiO2层厚度变化为1埃时,𝛹和𝛥的差异。 f- (i% d3:GmB .
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,@ VirtualLab Fusion技术 /K|(O^nw p{5m5x
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