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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。 jrCfWa}z HSw;^E)1
m~w[~flgZ /{EP*,/* 任务描述 MOQ6: n"h`5p5'
6gkV*|U,e {yBs7[Wn 镀膜样品 kS %Ydy#:' 关于配置堆栈的更多信息。 +xRK5+}9 利用界面配置光栅结构 nB_?ckj, 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。 Hf%@3X - 涂层厚度:10纳米 u^^vB\"^ - 涂层材料。二氧化硅 k
9_`(nx - 折射率:扩展的Cauchy模型。 pD8+ 4;A ;
8_{e3s 𝐴 = 1.44, 𝐵 = 0.00422𝜇𝑚², 𝐶 = 1.89𝐸 - 05𝜇𝑚4 rbul8(1h - 基板材料:晶体硅 EW}Bz h>b - 入射角度。75° <S5BDk 'HO$C,1] $6qh|
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椭圆偏振分析仪 xn?a. 3b' ?'IP4z;y
EHSlK5bD, jxP;>K7O 椭圆偏振分析仪用于计算相位差𝛥,以及反射光束的振幅分量Ψ。 a f6M,{F 有关该分析仪的更多信息可在这里找到。 {k(g]#pP &]Q@7Nl7:l 椭圆偏振分析仪 seba9y
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l\f*d6o %3s1z<;R[S 总结 - 组件... m\;R2"H% 3D6RLu
SDL7<ZaE ZVW'>M7. pk>^?MO ;^+\K-O]c 椭圆偏振系数测量
mR!1DQ.\< Plc-4y1 椭圆偏振分析仪测量反射系数(s-和p-极化分量)的比率𝜌,并输出相位差𝛥,以及振幅分量Ψ,根据 )tG\vk=@ +|*IZ:w)
8aZ=?_gvT bUs0 M0y 在VirtualLab Fusion中,复数系数𝑅p和𝑅s是通过应用严格耦合波分析(RCWA),也被称为傅里叶模态法(FMM)来计算。因此,在研究光栅样品的情况下,这些系数也可以是特定衍射阶数的瑞利系数。 G%BjhpL ;$HftG>B
/9 3M*b QZ!Y2Bz(4 椭圆偏振对小厚度变化的敏感性 1eA7>$w}[ 6d:zb;Iz 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。 1v#%Ei$6`t rr/B=O7
'|ad_M * 数值根据Woollam et al., Proc. SPIE 10294, 1029402 (1999) !H#bJTXB yZAS# ko}} 仿真结果与参考文献的比较 hC:n5]K T=<@]$? 被研究的SiO2层厚度变化为1埃时,𝛹和𝛥的差异。 K)6rY(x
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Cmu@4j& ih)zG VirtualLab Fusion技术 w}L]X1#sF >u>5{4
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