一,、光譜橢偏儀適用于材料范圍：

半導體、電介質(zhì),、聚合物,、有機物、金屬,、多層膜物質(zhì)等

二,、光譜橢偏儀技術(shù)參數(shù)：

三,、光譜橢偏儀涉及領域行業(yè)：

半導體、通訊,、數(shù)據(jù)存儲,、光學鍍膜,、平板顯示器、科研,、生物,、醫(yī)藥…

四、光譜橢偏儀檢測范圍：

1,、早些年,，橢偏儀的工作波長為單波長或少數(shù)獨立的波長，zui典型的是采用激光或?qū)﹄娀〉葟姽庾V光進行濾光產(chǎn)生的單色光源?，F(xiàn)在大多數(shù)的橢偏儀在很寬的波長范圍內(nèi)以多波長工作（通常有幾百個波長,，接近連續(xù)）。和單波長的橢偏儀相比,，多波長光譜橢偏儀有下面的優(yōu)點：可以提升多層探測能力,，可以測試物質(zhì)對不同波長光波的折射率等。

2,、光譜橢偏儀的光譜范圍在深紫外的142nm到紅外33µm可選,。光譜范圍的選擇取決于被測材料的屬性、薄膜厚度及關心的光譜段等因素,。例如,，摻雜濃度對材料紅外光學屬性有很大的影響,，因此需要能測量紅外波段的橢偏儀,；薄膜的厚度測量需要光能穿透這薄膜，到達基底,，然后并被探測器檢測到,，因此需要選用該待測材料透明或部分透明的光譜段；對于厚的薄膜選取長波長更有利于測量,。

五,、光譜橢偏儀工作原理：

1、給出了橢偏儀的基本光學物理結(jié)構(gòu),。已知入射光的偏振態(tài),，偏振光在樣品表面被反射，測量得到反射光偏振態(tài)（幅度和相位）,，計算或擬合出材料的屬性,。

2、入射光束（線偏振光）的電場可以在兩個垂直平面上分解為矢量元,。P平面包含入射光和出射光,，s平面則是與這個平面垂直。類似的,，反射光或透射光是典型的橢圓偏振光,，因此儀器被稱為橢偏儀,。關于偏振光的詳細描述可以參考其他文獻。在物理學上,，偏振態(tài)的變化可以用復數(shù)ρ來表示：

 3,、其中，ψ和?分別描述振幅和相位,。P平面和s平面上的Fresnel反射系數(shù)分別用復函數(shù)rp和rs來表示,。rp和rs的數(shù)學表達式可以用Maxwell方程在不同材料邊界上的電磁輻射推到得到。

4,、其中?0是入射角,，?1是折射角。入射角為入射光束和待研究表面法線的夾角,。通常橢偏儀的入射角范圍是45°到90°,。這樣在探測材料屬性時可以提供*的靈敏度。每層介質(zhì)的折射率可以用下面的復函數(shù)表示

5,、通常n稱為折射率,，k稱為消光系數(shù)。這兩個系數(shù)用來描述入射光如何與材料相互作用,。它們被稱為光學常數(shù),。實際上，盡管這個值是隨著波長,、溫度等參數(shù)變化而變化的,。當代測樣品周圍介質(zhì)是空氣或真空的時候，N0的值通常取1.000,。

6,、通常橢偏儀作為波長和入射角函數(shù)的ρ的值（經(jīng)常以ψ和?或相關的量表示）。一次測量完成以后,，所得的數(shù)據(jù)用來分析得到光學常數(shù),，膜層厚度，以及其他感興趣的參數(shù)值,。如下圖所示,，分析的過程包含很多步驟。

7,、可以用一個模型（model）來描述測量的樣品,，這個模型包含了每個材料的多個平面，包括基底,。在測量的光譜范圍內(nèi),，用厚度和光學常數(shù)（n和k）來描述每一個層，對未知的參數(shù)先做一個初始假定,。zui簡單的模型是一個均勻的大塊固體,，表面沒有粗糙和氧化,。這種情況下，折射率的復函數(shù)直接表示,。但實際應用中大多數(shù)材料都是粗糙或有氧化的表面,，因此上述函數(shù)式常常不能應用。

8,、下一步,，利用模型來生成Gen.Data，由模型確定的參數(shù)生成Psi和Detla數(shù)據(jù),，并與測量得到的數(shù)據(jù)進行比較,，不斷修正模型中的參數(shù)使得生成的數(shù)據(jù)與測量得到的數(shù)據(jù)盡量*。即使在一個大的基底上只有一層薄膜,，理論上對這個模型的代數(shù)方程描述也是非常復雜的,。因此通常不能對光學常數(shù)、厚度等給出類似上面方程一樣的數(shù)學描述,，這樣的問題,，通常被稱作是反演問題。

9,、zui通常的解決橢偏儀反演問題的方法就是在衰減分析中,，應用Levenberg-Marquardt算法。利用比較方程,，將實驗所得到的數(shù)據(jù)和模型生成的數(shù)據(jù)比較,。通常，定義均方誤差為：

10,、在有些情況下,，zui小的MSE可能產(chǎn)生非物理或非*的結(jié)果,。但是加入符合物理定律的限制或判斷后,，還是可以得到很好的結(jié)果。衰減分析已經(jīng)在橢偏儀分析中收到成功的應用,，結(jié)果是可信的,、符合物理定律的、精確可靠,。

六,、光譜隨偏儀器結(jié)構(gòu)構(gòu)造：

1、在光譜橢偏儀的測量中使用不同的硬件配置,，但每種配置都必須能產(chǎn)生已知偏振態(tài)的光束,。測量由被測樣品反射后光的偏振態(tài)。這要求儀器能夠量化偏振態(tài)的變化量ρ,。

2,、有些儀器測量ρ是通過旋轉(zhuǎn)確定初始偏振光狀態(tài)的偏振片（稱為起偏器）,。再利用第二個固定位置的偏振片（稱為檢偏器）來測得輸出光束的偏振態(tài)。另外一些儀器是固定起偏器和檢偏器,，而在中間部分調(diào)制偏振光的狀態(tài),，如利用聲光晶體等，zui終得到輸出光束的偏振態(tài),。這些不同的配置的zui終結(jié)果都是測量作為波長和入射角復函數(shù)ρ,。

3、在選則合適的橢偏儀的時候,，光譜范圍和測量速度也是一個通常需要考慮的重要因素,。可選的光譜范圍從深紫外的142nm到紅外的33µm,。光譜范圍的選擇通常由應用決定,。不同的光譜范圍能夠提供關于材料的不同信息，合適的儀器必須和所要測量的光譜范圍匹配,。

4,、測量速度通常由所選擇的分光儀器（用來分開波長）來決定。單色儀用來選擇單一的,、窄帶的波長,，通過移動單色儀內(nèi)的光學設備（一般由計算機控制），單色儀可以選擇感興趣的波長,。這種方式波長比較準確,，但速度比較慢，因為每次只能測試一個波長,。如果單色儀放置在樣品前,，有一個優(yōu)點是明顯減少了到達樣品的入射光的量（避免了感光材料的改變）。另外一種測量的方式是同時測量整個光譜范圍,，將復合光束的波長展開,，利用探測器陣列來檢測各個不同的波長信號。在需要快速測量的時候,，通常是用這種方式,。傅立葉變換分光計也能同時測量整個光譜，但通常只需一個探測器,，而不用陣列,，這種方法在紅外光譜范圍應用。