Direkt zum Inhalt

Lexikon der Optik: Ellipsometer

Ellipsometer, Gerät zur Messung elliptisch polarisierten Lichtes. Es gibt zwei grundsätzlich verschiedene Meßprinzipien, die einerseits in Null-E. und andererseits in photometrischen E. verwirklicht sind, die ihrerseits in vielen Varianten verwendet werden.

1) Null-Ellipsometer. Der prinzipielle Aufbau besteht aus einer Reflexionsanordnung mit einem Polarisator vor der Probe und dem Kompensator und Analysator hinter der Probe (Abb.). Der Polarisator erzeugt linear polarisiertes Licht, das nach der Reflexion an der Probe elliptisch polarisiert ist. Der Kompensator, der eine Phasenverschiebung um 90° bewirkt, wird so gedreht, daß eine seiner Achsen parallel zur Achse der Polarisationsellipse des Lichtes ist. Der Drehwinkel ist gerade der Winkel ω, der die Orientierung der Ellipse beschreibt (Polarisation 1)). Durch die Drehung entsteht aus dem elliptisch polarisierten Licht linear polarisiertes. Dessen Schwingungsrichtung schließt mit der großen Hauptachse der Ellipse den für die Elliptizität charakteristischen Winkel γ ein (Polarisation 1)). Letzterer kann daher aus der 90°-Stellung des Analysators (Winkel α2), zusammen mit der Kenntnis von ω, ermittelt werden. Das Kriterium für die richtige Winkelstellung sowohl des Analysators als auch des Kompensators ist das Intensitätsminimum (im Idealfall die Auslöschung des Lichtes). Das Null-E. ist für spektroskopische (wellenzahlabhängige) Messungen nicht geeignet, da die Phasenverschiebung des Kompensators von 90° nur für eine Wellenzahl erreicht wird.

2) Photometrisches E. Dieses arbeitet im Prinzip ohne Kompensator. Es wird die Intensität hinter dem Analysator für verschiedene Winkelpositionen α2 dieses Bauelements gemessen (Abb.). Üblich ist die Anwendung eines rotierenden Analysators. Die beobachtete Intensitätsverteilung I2) ergibt sich als Fourier-Reihe in α2 mit den Stokes-Parametern als Koeffizienten:

.

Die durch die Fourier-Analyse gewonnenen Stokes-Parameter erlauben die Berechnung der ellipsometrischen Parameter ψ und Δ (Polarisation 1)). Das photometrische E. benötigt im Prinzip keine zusätzliche konstante Phasenverschiebung und ist daher für die spektroskopische Ellipsometrie geeignet. Werden trotzdem Messungen mit einer zusätzlichen Phasenverschiebung, die durch einen Retarder realisiert wird, ausgeführt, so läßt sich auf diese Weise auch der Stokes-Parameter s3 ermitteln. Auf diese Weise kann auch der unpolarisierte Anteil der Strahlung bestimmt werden (Polarimetrie). Die erwähnte Meßmethode ist weiterhin von Vorteil, wenn |cosΔ|≈1 ist oder Δ eindeutig im Bereich von 0° bis 360° bestimmt werden soll. Die wellenzahlabhängige Retarderphase wird durch Eichung bestimmt und rechnerisch bei der Auswertung berücksichtigt.



Ellipsometer: Aufbau.

Schreiben Sie uns!

Wenn Sie inhaltliche Anmerkungen zu diesem Artikel haben, können Sie die Redaktion per E-Mail informieren. Wir lesen Ihre Zuschrift, bitten jedoch um Verständnis, dass wir nicht jede beantworten können.

  • Die Autoren
Roland Barth, Jena
Dr. Artur Bärwolff, Berlin
Dr. Lothar Bauch, Frankfurt / Oder
Hans G. Beck, Jena
Joachim Bergner, Jena
Dr. Andreas Berke, Köln
Dr. Hermann Besen, Jena
Prof. Dr. Jürgen Beuthan, Berlin
Dr. Andreas Bode, Planegg
Prof. Dr. Joachim Bohm, Berlin
Prof. Dr. Witlof Brunner, Zeuthen
Dr. Eberhard Dietzsch, Jena
Kurt Enz, Berlin
Prof. Joachim Epperlein, Wilkau-Haßlau
Prof. Dr. Heinz Falk, Kleve
Dr. Wieland Feist, Jena
Dr. Peter Fichtner, Jena
Dr. Ficker, Karlsfeld
Dr. Peter Glas, Berlin
Dr. Hartmut Gunkel, Berlin
Dr. Reiner Güther, Berlin
Dr. Volker Guyenot, Jena
Dr. Hacker, Jena
Dipl.-Phys. Jürgen Heise, Jena
Dr. Erwin Hoffmann, Berlin (Adlershof)
Dr. Kuno Hoffmann, Berlin
Prof. Dr. Christian Hofmann, Jena
Wolfgang Högner, Tautenburg
Dipl.-Ing. Richard Hummel, Radebeul
Dr. Hans-Jürgen Jüpner, Berlin
Prof. Dr. W. Karthe, Jena
Dr. Siegfried Kessler, Jena
Dr. Horst König, Berlin
Prof. Dr. Sigurd Kusch, Berlin
Dr. Heiner Lammert, Mahlau
Dr. Albrecht Lau, Berlin
Dr. Kurt Lenz, Berlin
Dr. Christoph Ludwig, Hermsdorf (Thüringen)
Rolf Märtin, Jena
Ulrich Maxam, Rostock
Olaf Minet, Berlin
Dr. Robert Müller, Berlin
Prof. Dr. Gerhard Müller, Berlin
Günter Osten, Jena
Prof. Dr. Harry Paul, Zeuthen
Prof. Dr. Wolfgang Radloff, Berlin
Prof Dr. Karl Regensburger, Dresden
Dr. Werner Reichel, Jena
Rolf Riekher, Berlin
Dr. Horst Riesenberg, Jena
Dr. Rolf Röseler, Berlin
Günther Schmuhl, Rathenow
Dr. Günter Schulz, Berlin
Prof. Dr. Johannes Schwider, Erlangen
Dr. Reiner Spolaczyk, Hamburg
Prof. Dr. Peter Süptitz, Berlin
Dr. Johannes Tilch, Berlin (Adlershof)
Dr. Joachim Tilgner, Berlin
Dr. Joachim Träger, Berlin (Waldesruh)
Dr. Bernd Weidner, Berlin
Ernst Werner, Jena
Prof. Dr. Ludwig Wieczorek, Berlin
Wolfgang Wilhelmi, Berlin
Olaf Ziemann, Berlin


Partnerinhalte