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实验名称:椭圆偏振法测量薄膜厚度和折射率(一)(第2页)

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  以免造成测量误差。

  实验内容 :

  本实验测量样品为Si与Si02。硅是吸收介质,所以具有复数折射率,对波长6328 A的He-Ne激光,n,=3. 9-0. 02i,实验时取入射角Φ0=700。

  测量过程中,激光器输出光功率应稳定,为此,激光管必须点亮半小时后才能开始测量。

  对消光状态的判断,有目测和光电检测两种结构,为了保护光电管,应先用目测,从观察窗观察反射光的光斑。光斑应是完整的园形亮斑,当样品台转动时,亮斑不应转动或出现残缺。旋转偏振器目测至光斑消失或最暗,再转换到光电检测。当光电流指示到最小值后,应把转换旋钮拨到观察窗的位置,再去读取起偏器P和检偏器A的读数(P,A)。光电管的高压取值600-900伏,一般放在700伏左右。

  对于样品上的同一点,有两组起偏器和检偏器的刻度值,使得反射光处于消光状态。对这两组(P, A)进行数据处理。得到△和Ψ,通过列线图,数据表和计算机程序计算,最后获得厚度和折射率。

  1.由测量的两组(P, A)计算△和Ψ:

  根据仪器选用的座标系,必须把测量出的两组(P, A)通过适当的变换求平均值,然后算出△和Ψ,步骤如下:

  (a)区分(P1 A1,)和(P2, A2):先根据检偏器方位角范围区分A1和A2;对应于A1的起偏器方位角称P1,对应于A2称P2,读数范围表示如下:

  A1:在0-90o之间 P1:在0-180o之间

  A2:在90-180o之间 P2:P2=P1士90(当P2>0)

  (b)根据下式将(P2,A2)换算成(P2’,A2’)

  (c)把(P1,A1)(P2,A2)求平均,即:

  通过以上变换,P,A的读数范围是:

  (d)△和Ψ的计算公式:

  实验数据表格及数据处理:

  1.对SiO2的测量数据与计算机计算:

  参量A1P1A2P2A2’P2’

  SiO211.69O67.50O168.58 O157.54 O11.42 O67.54 O11.56O67.52 O

  △=134.96 O 和 Ψ=11.56O

  将以上参数输入计算机得:

  折射率N1=2.34;

  SiO2样品(周期)厚度:D1=140.66Å ,D2=1617.89Å ,D3=3095.138Å 。

  2.对Si的数据测量与公式计算:

  参量A1P1A2P2A2’P2’

  Si10.56 O67.50 O167.52O170.00O12.48O80.00 O11.52O73.75O

  △=132.4O 和 Ψ=11.52 O

  将以上数据代入公式:

  得:

  n1 = N –iNK =3.23-0.31i

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