橢偏儀是一種用于探測薄膜厚度、光學(xué)常數(shù)以及材料微結(jié)構(gòu)的光學(xué)測量儀器。橢偏儀通過測量光在介質(zhì)表面反射前后偏振態(tài)變化，獲得材料的光學(xué)常數(shù)和結(jié)構(gòu)信息，具有測量精度高、非接觸、無破壞且不需要真空等優(yōu)點(diǎn)。

橢偏儀的特點(diǎn)

　　1、橢偏儀測量的對象廣泛，可以測量透明膜，無膜固體樣品，多層膜，吸收膜和眾多性能不同、厚度不同、吸收程度不同的薄膜，甚至是強(qiáng)吸收的薄膜。

　　2、被測量的薄膜大小尺寸可以很小，只要1mm即可測量，小于光斑的大小。

　　3、橢偏儀方式靈活，既可以測量反射膜，也可以測量透射膜。

　　4、橢偏儀測量的速度很快。

　　5、在各種粒子束分析測試技術(shù)中，光束引起的表面損傷以及導(dǎo)致的表面結(jié)構(gòu)改變是Z小的。

　　6、在橢偏光譜中，被測對象的結(jié)構(gòu)信息(電子的、幾何的)是蘊(yùn)含在反射(或透射)出來的偏振光束中，通過光束本身與物質(zhì)相互作用前后產(chǎn)生的偏振狀態(tài)(振幅、相位)的改變反映出來。

　　7、橢偏儀測量精度高。橢偏光譜的工作原理雖然建立在經(jīng)典電磁波理論上，但實(shí)際上它有原子層級的靈敏度。對薄膜的測量準(zhǔn)確度可以達(dá)到1nm，相當(dāng)于單原子層的厚度。

　　8、非苛刻性測量。樣品可以是塊體材料與薄膜，由于它可測得物質(zhì)在一個(gè)波長范圍內(nèi)介電函數(shù)的實(shí)部和虛部，信息量較多，可對固體樣品作精細(xì)分析。

　　9、橢偏儀能同時(shí)分別測量出幾個(gè)物理量。橢偏光譜可直接得到光學(xué)常數(shù)的實(shí)部和虛部，不需要K-K關(guān)系。

橢偏儀的應(yīng)用

　　隨著應(yīng)用與需求的擴(kuò)大，橢偏儀可以應(yīng)用到物理、化學(xué)、材料學(xué)、微電子技術(shù)、薄膜技術(shù)、冶金學(xué)、天文學(xué)、生物和醫(yī)學(xué)等方面。

　　1、固體薄膜光學(xué)性質(zhì)的測量：

　　應(yīng)用橢偏儀可對單層吸收膜、雙層膜及多層膜進(jìn)行測量，得到材料的光學(xué)常數(shù)折射率N和吸收系數(shù)K，進(jìn)而得到其介電常數(shù)。近年來橢偏儀也實(shí)現(xiàn)了對離子注入損傷分布的測量、超晶格、粗糙表面、界面的測量。

　　2、物理吸附和化學(xué)吸附：

　　用橢偏儀在現(xiàn)場且無損地研究過與氣態(tài)、液態(tài)周圍媒質(zhì)相接觸地表面上吸附分子或原子形態(tài)的問題。

　　3、界面與表面的應(yīng)用：

　　橢偏儀廣泛用于研究處于各種不同環(huán)境中的材料的表面的氧化和粗糙程度，以及材料接觸界面的分析。例如金屬和半導(dǎo)體接觸，以及肖特基的研究。

　　4、電化學(xué)：

　　離子吸附、陽極氧化、鈍化、腐蝕及電拋光等電化學(xué)過程，橢偏儀可以現(xiàn)場深入地研究電極-電解液界面過程。

　　5、微電子領(lǐng)域：

　　在微電子領(lǐng)域中，橢偏儀可以研究薄膜生長過程，薄膜厚度，半導(dǎo)體的表面狀況以及不同材料的界面情況，離子的注入損傷分布等;

　　6、一些高技術(shù)材料的研究及其它新領(lǐng)域:

　　高溫超導(dǎo)材料、低維材料、導(dǎo)電聚合物以及光電子學(xué)、聲光學(xué)和集成光學(xué)、激光技術(shù)等領(lǐng)域，橢偏儀還用來研究固體的輻射損傷。

橢偏儀的選購指南

　　1、根據(jù)研究或測試的材料特性來確定光譜范圍，進(jìn)一步選擇適合光源的橢偏儀。對于透明材料，考慮關(guān)心的折射率光譜區(qū)域;對于短波吸收、長波透明材料，如果關(guān)心吸收區(qū)域折射率及膜厚可擴(kuò)展到紅外透明區(qū)域來先確定薄膜厚度，然后求解折射率。

　　2、入射角方式選擇。橢偏儀多角度測量可以增加可靠性，但不是總有必要。多角度Z適用于以下幾種場合：多層膜結(jié)構(gòu)、吸收膜、各項(xiàng)異性膜、光學(xué)常數(shù)沿厚度梯度分布的膜等。

　　3、考慮測量準(zhǔn)確性與重度性。橢偏儀重復(fù)性定義為儀器多次測量的結(jié)果的比較，比較容易定義與比較。一般的測準(zhǔn)確性時(shí)將空氣作為標(biāo)準(zhǔn)樣品(沒有其他理想的標(biāo)準(zhǔn)樣品)。

　　4、比較分析軟件。橢偏儀測量是一種非直接測量模式，數(shù)據(jù)需要擬合分析得來，所以分析軟件的好壞將直接影響到分析結(jié)果。