Bài giảng Kỹ thuật phân tích vật liệu rắn: Ellipsometry

Chia sẻ: Lavie Lavie | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:69

Thêm vào BST

Báo xấu

108
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Kỹ thuật phân tích vật liệu rắn: Ellipsometry gồm 3 phần với những nội dung về các trạng thái phân cực của ánh sáng và cách biểu diễn chúng; sự thay đổi trạng thái phân cực của ánh sáng khi truyền qua các yếu tố quang học và khi phản xạ và truyền qua mẫu và màng mỏng; Ellipsometry – các loại Ellipsometer.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kỹ thuật phân tích vật liệu rắn: Ellipsometry

Kỹ thuật phân tích Vật liệu rắn
Phần 1 CÁC TRẠNG THÁI PHÂN CỰC CỦA ÁNH SÁNG VÀ CÁCH BIỂU DIỄN CHÚNG Phần 2 SỰ THAY ĐỔI TRẠNG THÁI PHÂN CỰC CỦA ÁNH SÁNG KHI TRUYỀN QUA CÁC YẾU TỐ QUANG HỌC VÀ KHI PHẢN XẠ VÀ TRUYỀN QUA MẪÂU VÀ MÀNG MỎNG Phần 3 ELLIPSOMETRY – CÁC LOẠI ELLIPSOMETER
Phần 1. CÁC TRẠNG THÁI PHÂN CỰC CỦA ÁNH SÁNG & CÁCH BIỂU DIỄN CHÚNG
Các trạng thái phân cực của ánh sáng Hai trường hợp : 1. j phụ thuộc thời gian : j (t) 2. j không phụ thuộc thời gian : j = const
Ánh sáng tự nhiên j phụ thuộc t không có quy luật Góc a thay đổi ngẫu nhiên Chiều truyền của ánh sáng
Các trạng thái phân cực của ánh sáng Mặt phẳng p j = const j : hiệu pha giữa Mặt phẳng s hai sóng phân cực thẳng j j bất kỳ j= mp j =  ( 2m + 1 ) p/2 EOx=EOy Phân cực ellip Phân cực thẳng Phân cực tròn
Ánh sáng phân cực : hiệu pha j = const Sự phụ thuộc của các trạng thái phân cực khác nhau theo sự lệch pha j giữa hai thành phần Ex và Ey j = 0 p/4 p/2 3p / 4 p 5p / 4 3p / 2 7p / 4 2p
Các đại lượng đặc trưng cho trạng thái phân cực  vaø D Ey Ey  i j y j x  iD = Ex = Ex e  = tge Ey tg = D = j y jx Ex
Các đại lượng đặc trưng cho trạng thái phân cực a vaø e y j 1. Góc phương vị a b e a b e x 2. Độ ellip e =  =  tge a a 3. Biên độ tổng A = a2  b2 4. Pha tuyệt đối j
Biểu diễn trạng thái phân cực. Vectơ Jones Ánh sáng có thể biểu thị bằng vectơ điện trường xoay chiều. Khi được viết dưới dạng 1 vectơ cột nó có dạng  E x ( t ) E=  E  y ( t ) Vectơ này được gọi là Vectơ Jones Ex(t) và Ey(t) là các thành phần vô hướng tức thời của vectơ điện trường và nói chung là các số phức nên chứa đầy đủ thông tin về biên độ và pha. Trong nhiều trường hợp, không cần biết chính xác biên độ và pha của các vectơ thành phần. Do đó vectơ Jones có thể chuẩn hóa và có thể bỏ qua thừa số pha chung. Làm như vậy tuy có mất thông tin nhưng lại đơn giản hóa rất nhiều các biểu thức.
Vectơ Jones Các vectơ sau chứa thông tin khác nhau nhưng đều mô tả cùng một trạng thái phân cực  E 0 e i j x  e i j x   1   ijy    ijy    i ( jy jx )   E 0e  e  e  Một vectơ được chuẩn hóa khi tích vô hướng của nó với liên hợp phức của nó bằng 1.   E.E = 1 Cơ sở của vectơ Jones được chọn là các trạng thái phân cực ngang và dọc.
Vectơ Jones cho các trạng thái phân cực Phân cực thẳng ngang và dọc  E x ( t )   0  E =   E =    0   E y ( t )  Dạng chuẩn hóa 1 0  E =   E =   0  1  Phân cực thẳng với vectơ E lập với x góc 45o : Eox = Eoy và jx = jy  E ox eijx  E 45o =  ijx  E ox e   1 1 Dạng chuẩn hóa E 45o = 1 2
Phân cực thẳng tổng quát Vectơ Jones a cos a   sin a    Phân cực thẳng với vectơ E lập với x góc - 45o :  2  cos(45 o )   2  1 1  o  = =  1  sin(45 )   2  2   2 
Biểu diễn trạng thái phân cực ellip   Eox expi j x  E=  j = jy  jx E  oy expi j y  ij x  Eox  ij x  Eox  E =e  ij  = e    Eoye  ( Eoy cosj )  i ( Eoy sinj ) Vectơ Jones cho phân cực ellip tổng quát  1  A  E = 2 2 2  B  iC  A  B C  
  3  Phân tích vectơ Jones E=   2  i  Eox = 3 2 2 Eoy = 2  1 = 5 j = arctg(1/2) = 26,6o 2 EoxEoy cosj tính được a = 35o8 tg(2a ) = 2 2 Eox  Eoy 2 2  Ey   Ex   Ey  Ex       2    cosj = sin2 j E  E   E  E   oy   ox   oy  ox  E2 x Ey2   0 ,267 Ex Ey = 0 ,2 9 5
Phân cực tròn : Eox = Eoy và jx - jy = p / 2  1  A  E = = 2 2  A cosj  iA sinj  A A   1  1  1 1 =  p p= i  2  cos  i sin 2  2 2   1 1 ER = i  2 
Biểu diễn các trạng thái phân cực y 1. Góc phương vị a b 2. Độ ellip e =  =  tge j a b e a 3. Biên độ tổng A = a2  b2 e x a 4. Pha tuyệt đối j Ey Ey  i j y j x  tgα  itgε = = e ρ= Ex Ex 1  itgα tgε
y  cos 2 = cos 2e cos 2a  b D a sin 2 cos D = cos 2e sin 2a e x a sin 2 sin D = sin 2e 2Re ρ  2Im ρ  tg2 α = 2 tg2ε = 2 1 ρ 1 ρ với  phụ thuộc vào D và  TÍNH TOÁN a, e TÍNH TOÁN  , D
Vectơ Stokes : hoặc với
y Biểu diễn các e  trạng thái phân cực b a e x a Vectơ Stokes Vectơ Jones  1  cos 2a  Phân cực   cos a   sin 2a  thẳng tổng  sin a    quát    0   1  Phân cực  cos  cos 2e cos 2  ellip tổng sin .eiD    quát    cos 2e sin 2     sin 2e 