橢偏儀測量膜厚的原理

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　　橢偏儀是一種用于精確測量薄膜厚度和光學(xué)性質(zhì)的儀器，其工作原理基于光的偏振變化。具體來說，通過測量入射光在薄膜表面反射后的偏振狀態(tài)的變化來推算膜層的厚度和折射率。
　　橢偏儀測量膜厚的基本原理：
　　1. 偏振光的入射與反射：
　　使用線偏振光（通常是單色光）作為入射光源，光線以特定角度照射到樣品的表面。
　　當(dāng)光線入射到膜層時，部分光會被反射，部分光會透過膜層。反射光的偏振狀態(tài)會發(fā)生改變。
　　2. 偏振狀態(tài)的變化：
　　光線在與膜層表面相互作用時，其偏振狀態(tài)會發(fā)生變化。具體來說，反射光的偏振會從原來的線偏振狀態(tài)變?yōu)闄E圓偏振狀態(tài)，表明光的振幅和相位發(fā)生了改變。
　　這個變化取決于膜層的厚度、折射率、以及入射光與膜層表面的相對角度。
　　3. 反射光的偏振參數(shù)：
　　橢偏儀通過測量反射光的兩個主要參數(shù)：Ψ（Psi）和Δ（Delta），來描述光的偏振狀態(tài)。
　　Ψ（Psi）：表示反射光的振幅比，它與膜層的光學(xué)性質(zhì)（如折射率、膜厚）直接相關(guān)。
　　Δ（Delta）：表示反射光的相位差，它也與膜層的厚度和折射率相關(guān)。
　　4. 膜厚和折射率的計算：
　　通過分析反射光的Ψ和Δ參數(shù)，可以解算出薄膜的厚度以及膜層的折射率。通常，需要與已知的基底材料（如玻璃、硅等）和膜材料的折射率模型結(jié)合，通過光學(xué)模型進行擬合。
　　常見的光學(xué)模型包括Cauchy模型和Drude模型等，這些模型能夠描述材料的折射率與波長的關(guān)系，從而幫助解算膜厚。
　　5. 薄膜層的多層結(jié)構(gòu)：
　　在多層膜的情況下，也可以用來測量多層膜的每一層的厚度。通過多次反射的綜合分析，橢偏儀能夠分別提取每一層膜的厚度和折射率信息。

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