ximia.org - сайт о химии для химиков
РАЗДЕЛЫ САЙТА
Разная химия
Неорганическая
Органическая
Биологическая
Наглядная биохимия
Токсикологическая

База знаний
Химическая энциклопедия
Справочник по веществам
Таблица Д.И. Менделеева
Гетероциклические соед.
Теплотехника
Углеводы

Партнёры по химии
Всё об Алхимии

Химия в жизни
Каталог предприятий

Дополнительно
Лекарственные средства Фармацевтический справ.
 
Всё о Химии - Ximia.org

Алфавитный указатель: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


ЭЛЛИПСОМЕТРИЯ, метод исследования св-в границы (пов-сти) раздела разл. сред и происходящих на ней явлений (адсорбция, окисление и др.) по параметрам эллиптич. поляризации отраженного света.
При отражении монохроматич. плоскополяризов. света, падающего под углом6039-22.jpg электромагн. волна, взаимодействуя с в-вом, обычно преобразуется в эллиптически поляризованную. Это объясняется тем, что электромагн. колебания, совершающиеся в плоскости падения (р-колебания) светового луча и в перпендикулярной к ней плоскости (s-колебания), при отражении света по-разному изменяют амплитуду напряженности электрич. поля Е и начальную фазу6039-23.jpg колебаний (рис.). Параметрами Е и6039-24.jpg характеризуются т. наз. комплексные амплитуды для р- и s-колебаний падающей6039-25.jpg6039-26.jpg и отраженной6039-27.jpg волн. Отношения амплитуд6039-28.jpg или комплексные коэф. отражения, можно вычислить в рамках конкретной модели отражающей пов-сти, используя мат. аппарат теории комплексных чисел и электромагн. теорию света.

6039-29.jpg

Схема действия эллипсометра; пояснения в тексте.

Такой подход, наз. прямой задачей Э., позволяет записать осн. ур-ние Э.:

6039-30.jpg

где6039-31.jpg - соотв. для падающей и отраженной волн) и6039-32.jpg - эллипсометрич. углы, измеряемые с помощью спец. приборов - эллипсометров.
В простейшей схеме эллипсометра, приведенной на рис., монохроматич. свет от источника И, проходя через призму-поляризатор П, преобразуется в плоскополяризов. свет. При отражении от исследуемой пов-сти между р- и s-колеба-ниями возникает разность фаз6039-33.jpg при этом конец вектора напряженности, характеризующего результирующее электрич. колебание, описывает эллипс. Компенсатор К приводит разность фаз между р- и s-колебаниями к нулю и снова преобразует свет в плоскополяризованный, к-рый можно полностью погасить анализатором А. Гашение фиксируется фотоприемником Ф. Значения азимутов поляризатора и анализатора в положении гашения связаны с углами6039-34.jpgи6039-35.jpg
Прямая задача Э. легко решается для геометрически плоской границы раздела полубесконечных сред; разработаны методы решения для более сложных систем, напр., для планарной многослойной системы тонких пленок заданной толщины с известными оптич. постоянными сред. Совпадение вычисленных значений6039-36.jpg и6039-37.jpg с экспериментальными свидетельствует о корректности выбранной оптич. модели.
Однако, как правило, необходимо решать обратную задачу Э.- находить оптич. характеристики отражающей системы по измеренному набору значений6039-38.jpg и6039-39.jpg при разных условиях: разл. углах падения света6039-40.jpg падении света на изучаемую пов-сть из разных сред, использование света разл. частот (т. наз. спектральная Э.).
С помощью прямых вычислений обратная задача м. б. решена для случая отражения света от идеальной (резкой, гладкой) плоской границы раздела; в частности, по измеренным эллипсометрич. углам можно рассчитать оптич. константы (показатели преломления и поглощения) металлов. При этом даже для хорошо отполированной металлич. пов-сти модель идеальной границы раздела не всегда корректна, поэтому следует учитывать шероховатость реальной пов-сти. Общего решения обратной задачи не существует. Оптич. характеристики находят посредством номограмм, построенных по результатам решения прямой задачи на ЭВМ или с помощью спец. программ типа "поиск".
Классич. область применения Э. - исследования оптич. св-в материалов, в т. ч. измерения оптич. постоянных тонких (напр., оксидных) пленок, а также их толщин. Интерес к Э. возрос в 70-80-х гг. 20 в. в связи с особым значением, к-рое приобрели анализ структуры, изучение физ.-хим. св-в и контроль чистоты пов-стей благодаря быстрому развитию твердотельной (прежде всего полупроводниковой) электроники. Э. используют также в исследованиях физ. и хим. адсорбции в глубоком вакууме на плоских пов-стях Si, Ag, Pt и др., адсорбции полимеров на границе жидкость-газ и жидкость-жидкость, процессов катализа на микроуровне, св-в верх. слоев пов-стей, подвергнутых коррозии, в электрохимии для изучения окисления и восстановления электродов, в микробиологии для исследования оболочек клеток и липидных мембран и др.
Достоинства Э.: простота и быстрота измерений (имеются автоматич. эллипсометры), возможность производить их в ходе процесса (in situ), в вакууме, при высоких т-рах, в агрессивных средах; кроме того, при экспериментах пов-сти не загрязняются и не разрушаются. Недостаток метода -трудность правильного выбора модели отражающей системы и интерпретации результатов измерений. Поэтому наиб. перспективно сочетание Э. с др. методами исследования пов-сти, напр. с оже-спектроскопией, УФ и рентгеновской спектроскопией, методами дифракции электронов и рассеяния ионов.

Лит.: Основы эллипсометрии, под ред. А. В. Ржанова, Новосиб., 1979; Аззам Р., Башара Н., Эллипсометрия и поляризованный свет, пер. с англ., М., 1981; Громов В. К., Введение в эллипсометрию, Л., 1986; Пшеницын В. И., Абаев М. И., Лызлов Н. Ю., Эллипсометрия в физико-химических исследованиях, Л., 1986; Всесоюзные конференции по эллипсометрии. Сб. тр., Новосиб., 1980-91; Эллипсометрия. Теория, методы, приложения, ред. К. К. Свиташев, А. С. Мардежов, Новосиб., 1991.

3. М. Зорин.

 

Всё о Химии для учеников, учителей, студентов и просто химиков