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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。 %s~MfK.k //VgPl
XW6Ewrm=vT ^B2>lx\n 任务描述 5haJPWG|' ;5 cg<~t
79<{cexP [QA@XBy6 镀膜样品 Hep]jxp+ 关于配置堆栈的更多信息。 m4(:H(Za 利用界面配置光栅结构 U3MfEM!x 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。 O3#4B!J$E - 涂层厚度:10纳米 I,D24W4l - 涂层材料。二氧化硅 q#Az\B: - 折射率:扩展的Cauchy模型。 +\G/j ]3f qve2?,i8hM 𝐴 = 1.44, 𝐵 = 0.00422𝜇𝑚², 𝐶 = 1.89𝐸 - 05𝜇𝑚4 g$eb@0$ - 基板材料:晶体硅 W:8_S%~d - 入射角度。75° PgAC3%M6 Cul^b_UmP# cYyv
iR59# LBT{I)-K 椭圆偏振分析仪 ;1}~(I#Y uiDK&@RS
6sBS;+C b Mi,z3z 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。 xN0n0 有关该分析仪的更多信息可在这里找到。 a6"Pe07t 6rMGlzuRo 椭圆偏振分析仪 &Cp)\`[y qczGv2%!
tsR\cO~/ HMJx[ yD 总结 - 组件... l'T3RC,\ Fy8KZWim
Ua]shSjyI J3cbDE%^m s QfP8}U j`Fsr?]/ 椭圆偏振系数测量 8r(S=dA %,$/wh)<V 椭圆偏振分析仪测量反射系数(s-和p-极化分量)的比率𝜌,并输出相位差𝛥,以及振幅分量Ψ,根据 vtG_A{l 4FEOV,n
vttmSdY l'HrU 1_7Y 在VirtualLab Fusion中,复数系数𝑅p和𝑅s是通过应用严格耦合波分析(RCWA),也被称为傅里叶模态法(FMM)来计算。因此,在研究光栅样品的情况下,这些系数也可以是特定衍射阶数的瑞利系数。 wQJY,|. #>C.61Fx
d:} aFP[ H2`aw3 椭圆偏振对小厚度变化的敏感性 >t')ZSjRs n; ;b6s5 为了评估椭偏仪对涂层厚度即使是非常小的变化的敏感性,对10纳米厚的二氧化硅层和10.1纳米厚的二氧化硅膜的结果进行了比较。即使是厚度的微小变化,1埃的差异也高于普通椭圆偏振的分辨率(0.02°为𝑇,0.1°为𝛥*)。因此,即使是涂层中的亚纳米变化也可以通过椭偏仪来测量。 Fp..Sjh
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}Wjb0V * 数值根据Woollam et al., Proc. SPIE 10294, 1029402 (1999) .^8 x>~ jdiFb~5R 仿真结果与参考文献的比较 E#X1P #$pW ;=>4
'$8 被研究的SiO2层厚度变化为1埃时,𝛹和𝛥的差异。 #` )zD"CO $EHAHNL?Lx
5xL%HX[S >u#c\s VirtualLab Fusion技术 O0Y/y2d ]}H;`H
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