光谱椭偏仪 技术指标
椭偏测厚仪主要参数及工作原理
椭偏测厚仪主要参数及工作原理“椭偏测厚仪”有关情况介绍一、引言：1、椭偏法是一种测量光在样品表面反射后偏振状态改变的广西方法，它可以同时测得样品薄膜的厚度和折射率。
由于此法具有非接触性、非破坏性以及高灵敏度、高精度等优点，鼓广泛用于薄膜厚度及材料的光学常数的测定。
2、椭偏法测量数据可在短时间内快速采集，可对各类薄膜的生长和工艺过程进行实时监测，故已成为半导体行业重要的在线监测设备之一。
3、纳米技术是当今科技的发展热点，能精确测得纳米级薄膜厚度和折射率的椭偏测量技术受到人们的高度重视和关注。
二、椭偏测厚仪发展概况：1、椭偏测厚仪在我国起步较晚，70年代我国自行设计生产的椭偏测厚仪只有“TP-77型椭偏测厚仪”和“WJZ型椭偏测厚仪”。
基本上是手动测量，仅配一种入射角和衬底材料的薄膜（n，d）~（Ψ，Δ）函数表（如SiO2，70°入射角，波长632.8nm）。
2、90年代末，华东师范大学研制并生产了“HST-1型”和“HST-2型”多功能智能椭偏测厚仪。
该仪器使用计算机技术，利用消光法自动完成，测量薄膜的厚度和折射率。
3、进入二十一世纪，国内生产自动椭偏测厚仪的厂家逐渐多起来。
如：天津港东科技发展有限公司生产的“SGC-1型椭圆偏振测厚仪”、“SGC-2型自动椭圆偏振测厚仪”。
天津拓普仪器有限公司生产的“TPY-1型椭圆偏振测厚仪”和“TPY-2型自动椭圆偏振测厚仪”等。
现将目前国内生产的几种自动椭圆偏振测厚仪，其性能指标等参数列表如下，供参考：国内几种“椭圆偏振测厚仪”的性能参数三、消光法测量薄膜和折射率的计算公式：1．在椭偏法测量中，为了简便，通常引入两个物理量——Ψ，Δ来描述反射光偏振态的变化，它们与总反射系数p R （p 分量，在入射面内），s R （s 分量，在垂直于入射面内）之间的关系，定义如下：tan Ψi e ?=p R /s R —————————偏振方程○1 式中：Ψ，Δ ——椭偏参数（均为角度度量）Ψ ——相对振幅衰减Δ ——相位移动之差在固定实验条件下：~1n 和~3n 为已知，则Ψ=Ψ（d ，~2n ），Δ=Δ（d ，~2n ）2122121i p p p i p p r r e R r r e δδ--+?=+??，2122121i s s s i s s r r e R r r e δδ--+?=+??式中：2δ——相邻两光束的相位差，设膜厚为d ，光波长为λ，则有：122~~~22221122()d n Cos d n n Sin ππδ??λλ==??-?———○2若：P-起偏角，A-检偏角则：Ψ=A ，Δ=k ×180°+90°-2p （当0°≤p ≤135°时，k=1；当135°≤p≤180°时，k=3）综上：通过测得起偏角P 和检偏角A ，即可求得Ψ，Δ，还可反求d ，~2n 。
椭偏测厚仪主要参数及工作原理
“椭偏测厚仪”有关情况介绍一、引言：1、椭偏法是一种测量光在样品表面反射后偏振状态改变的广西方法，它可以同时测得样品薄膜的厚度和折射率。
由于此法具有非接触性、非破坏性以及高灵敏度、高精度等优点，鼓广泛用于薄膜厚度及材料的光学常数的测定。
2、椭偏法测量数据可在短时间内快速采集，可对各类薄膜的生长和工艺过程进行实时监测，故已成为半导体行业重要的在线监测设备之一。
3、纳米技术是当今科技的发展热点，能精确测得纳米级薄膜厚度和折射率的椭偏测量技术受到人们的高度重视和关注。
二、椭偏测厚仪发展概况：1、椭偏测厚仪在我国起步较晚，70年代我国自行设计生产的椭偏测厚仪只有“TP-77型椭偏测厚仪”和“WJZ型椭偏测厚仪”。
基本上是手动测量，仅配一种入射角和衬底材料的薄膜（n，d）~（Ψ，Δ）函数表（如SiO2，70°入射角，波长632.8nm）。
2、90年代末，华东师范大学研制并生产了“HST-1型”和“HST-2型”多功能智能椭偏测厚仪。
该仪器使用计算机技术，利用消光法自动完成，测量薄膜的厚度和折射率。
3、进入二十一世纪，国内生产自动椭偏测厚仪的厂家逐渐多起来。
如：天津港东科技发展有限公司生产的“SGC-1型椭圆偏振测厚仪”、“SGC-2型自动椭圆偏振测厚仪”。
天津拓普仪器有限公司生产的“TPY-1型椭圆偏振测厚仪”和“TPY-2型自动椭圆偏振测厚仪”等。
现将目前国内生产的几种自动椭圆偏振测厚仪，其性能指标等参数列表如下，供参考：国内几种“椭圆偏振测厚仪”的性能参数三、 消光法测量薄膜和折射率的计算公式：1． 在椭偏法测量中，为了简便，通常引入两个物理量——Ψ，Δ来描述反射光偏振态的变化，它们与总反射系数p R （p 分量，在入射面内），s R （s 分量，在垂直于入射面内）之间的关系，定义如下：tan Ψi e ∆=p R /s R ————————— 偏振方程 ○1 式中：Ψ，Δ —— 椭偏参数（均为角度度量）Ψ —— 相对振幅衰减 Δ —— 相位移动之差在固定实验条件下：~1n 和~3n 为已知，则Ψ=Ψ（d ，~2n ），Δ=Δ（d ，~2n ）2122121i p p p i p p r r e R r r e δδ--+⋅=+⋅⋅，2122121i s s s i s s r r e R r r e δδ--+⋅=+⋅⋅式中：2δ——相邻两光束的相位差，设膜厚为d ，光波长为λ，则有：122~~~22221122()d n Cos d n n Sin ππδϕϕλλ=⋅⋅⋅=⋅⋅-⋅——— ○2若：P-起偏角，A-检偏角则：Ψ=A ，Δ=k ×180°+90°-2p （当0°≤p ≤135°时，k=1；当135°≤p ≤180°时，k=3）综上：通过测得起偏角P 和检偏角A ，即可求得Ψ，Δ，还可反求d ，~2n 。
光谱椭偏仪 技术指标
CCD像机,
推荐用于硅太阳能电池测量
测量时间:
全ψ / Δ谱:
典型时间: < 10 s
控制器:
模块化单元带桌面椭偏光学透镜和量角器
分立的19”机架包含光源,椭偏仪控制器,带电路板和微控制器单元,光度计
功率需求:
额定电压:115/230 VAC
自动选择(100-132 VAC or 207-264 VAC),
计算机控制检偏器和起偏器
消光比:
10-6
测量光斑:
手动可调直径范围1 mm -- 4 mm
选件:200 μ微光斑
探测系统
高灵敏度CCD
机械角度计
40°－90°，步进值5°
准确度：δ(Psi): 0.02 °
δ(Delta): 0.04°
(适用300-800波长)
样品对准:
自动对准显微镜和光学显微镜适用于最准确的样品对准(聚焦和水平调整)
光滑样品表面
240-930nm
衬底:透明、半Biblioteka 明，非透明衬底光学和机械部分:
椭偏操作原理:
结合PSA和PCSA二种模式:
P:起偏器
C:补偿器(超-消色差)
S:样品
A:步进扫描分析器
光源:
稳定75W氙弧灯,提供UV/VIS光谱
寿命:超过1000小时
备用氙灯光源
起偏器/分析器:
UV Glan Thompson晶体
光谱椭偏仪技术指标
设备配置
光谱椭偏仪，适用于绒面硅太阳能电池。
包括多角度测量的机械手动角度计、光学器件、光纤、机柜（包括紫外/可见光分光光度计、紫外/可见光光源、包括电路板和微控制器单元的椭偏仪控制器）、配有Windows 7操作系统和分析软件的台式计算机。
光谱型椭偏仪的选择
光谱型椭偏仪的选择椭偏仪测量原理：椭偏仪测量偏振光经过样品反射后偏振态的变化定义：sp j r r e==Δψρtan （r p 为P光的反射，r s 为S光的反射，均为复数）实测值：sp RR =Ψ)tan( 为P光与S光的振幅比（经样品反射后）Δ ＝)(s p δδ−为P光与S光的相位差（经样品反射后）求解值：（拟合值）：薄膜厚度、薄膜或大块材料的光学常数、粗糙度、结晶度、光学各向异性等测量及拟合流程图：椭偏测量典型应用简单无破坏的椭偏测量法已被广泛的应用于工业及科研领域涉及的材料涵盖各种不同材料（半导体, 金属, 电介质，有机物）的块材及各种膜层。
Optical Coatings （光学镀膜）• SiO2, TiO2, Ta2O5, Al2O3, MgF2, anti-reflection coatings and stacks, SnO2, ITO, electrochromics, photochromics, beamsplitters, and retarders.semiconductors （半导体）• Resists, photomasks, SiON, ONO stacks, low-K dielectrics, high-K gates, SOI, SiGe,II-VI and III-V ternary and quaternary compounds.Display（显示）• a-Si, poly-Si, micro-crystalline-Si, OLED layers, color filters, ITO, MgO, viewingangle compensation films, polyimide, and liquid crystal tilt profiles.Chemistry/Biology （化学/生物）• Organics, self-assembled monolayers, Langmuir-Blodgett films, protein adsorption, glass transition temperatures in polymers, and ATR ellipsometry in the infrared.Data Storage （数据存储）• Diamond-like carbon, phase-change media for recordable CD and DVD, andmagneto-optics.Photovoltaics （光伏）• SiN x, a-Si, textured Si, CdS, and CdTe.椭偏仪的典型硬件构造：样品椭偏仪波长的选择：不同的光源与探测器组合成各种光谱范围波长选择原则：根据研究或测试的材料特性来确定光谱范围A：对于透明材料，考虑关心的折射率光谱区域B：对于短波吸收、长波透明材料，如果关心吸收区域折射率及膜厚可扩展到红外透明区域来先确定薄膜厚度，然后求解折射率激光波长：Lithography(光蚀刻）Telecommunications(电讯)Optical Data Storage(光数据存储)可见光波长：Laptop Displays(笔记本显屏)Eyeglasses(眼镜)美国J.A.Woollam公司光谱型椭偏仪可选光谱范围：M－2000系列ÖModel V 390wavelengthes, 370 to 1000nm ÖModel U 470wavelengthes, 245 to 1000nm ÖModel D 500wavelengthes, 193 to 1000nm ÖModel VI 580wavelengthes, 370 to 1700nm ÖModel UI 660wavelengthes, 245 to 1700nm ÖModel DI 690wavelengthes, 193 to 1700nmV－V ASE系列Ö标准： 240 to 1100nm （可扩展紫外）250 to 1100nm （不可扩展紫外）Ö紫外扩展 193nm～Ö近红外扩展～1700nm～2200nm典型测量步长膜厚步长(eV) 步长 (nm)0 to 200 nm 0.1 eV 20 nm200 nm to 500 nm 0.05 eV 10 nm500 nm to 800 nm 0.025 eV 5 nm, 选择光谱大于300 nm 的数据分析效果更好800 nm to 1.2 μm 0.02 eV 5 nm, 选择光谱大于350 nm 的数据分析效果更好1.2 μm to 2 μm 0.01eV 2 nm, 选择光谱大于400 nm 的数据分析效果更好3 μm 2 nm, 选择光谱大于500 nm 的数据分析效果更好美国J.A.Woollam公司光谱型椭偏仪可选光谱步长：M－2000系列：V、U、D型 1.6nmNIR 红外扩展 3.6nmV－V ASE系列：理论最小0.08nm测量时间：M－2000系列：全光谱约5秒（探测方法：CCD列阵探测分光后的光束）V－V ASE系列：与测量光谱范围与步长有关，一般为几分钟（步长5nm）（探测方法：单色仪分光后的单色光逐一探测）入射角方式选择：多角度测量增加可靠性，但不是总有必要多角度最适用于以下几种场合： 多层膜结构 、吸收膜、 各项异性膜 、光学常数沿厚度梯度分布的膜等 051015202530354045501.45 1.46 1.47 1.48 1.49 1.50 1.51 1.52 1.53 1.54 1.55Film IndexM S E入射角与灵敏度关系示意图美国J.A.Woollam 公司光谱型椭偏仪可选变角方式：M－2000系列：固定入射角手动变角45到90度（连续可变，非固定步距固定入射角）自动变角45到90度自动变角20到90度（垂直样品台）V－VASE 系列：自动变角20到90度 （垂直样品台）测量准确性与重度性：仪器重复性定义为仪器多次测量的结果的比较，比较容易定义与比较。
光谱椭偏仪（MME）
光谱椭偏仪（MME）Spectroscopic Ellipsometer嘉仪通科技嘉仪通科技成立于2009年，总部位于武汉市东湖开发区未来科技城，拥有研发及办公面积1100多平方米，在北京、上海、成都建有办事处，并与当地科研院所合作建立了联合实验室。
嘉仪通科技是一家研发、生产和销售关于新材料、尤其是薄膜材料物性分析科学仪器的高新技术企业，从而为客户新材料的研发及改进提供理论依据和实验平台。
嘉仪通科技秉承技术创新、应用为上的价值理念，遵循“聚众之智，穷理致用”的原则，踏踏实实、认认真真做好每一台科学仪器。
嘉仪通科技拥有一批海归研发团队，解决了纳米级薄膜材料物性分析的国际难题，并获得多项荣誉。
作为薄膜材料物性分析领跑者，嘉仪通科技已建立完善的薄膜材料物性分析科学仪器产品线：●相变温度分析仪（PCA）●热膨胀系数分析仪（TEA）●光功率热分析仪（OPA）●热电参数测试系统（Namicro）●薄膜热电参数测试系统（MRS）●薄膜热导率测试系统（TCT）●薄膜热应力测试系统（TST）●薄膜变温电阻测试仪（TRT）●薄膜磁性测试系统（TMT）●霍尔效应测试系统（HET）●光谱椭偏仪（MME）......部分使用客户清华大学中科院金属所中科院电工所中科院上海微系统所福建省特检院华中科技大学北京科技大学武汉理工大学安徽工业大学武汉工程大学西华大学盐城工学院Queen Mary of University London,UK光谱椭偏仪（MME）光谱椭偏仪MME根据不同原理、特点以及应用，分为ME序列、MME序列和ME-L序列。
光谱椭偏仪采用光学技术，测量精度高，适合超薄膜，与样品非接触，对样品无破坏性且不需要真空，可用于检测薄膜厚度、光学常数以及材料微结构。
ME序列快速摄谱型光谱椭偏仪ME序列光谱椭偏仪是针对工业和科研环境推出的高精度快速摄谱型光谱椭偏仪，光谱范围覆盖紫外、可见到红外，适合于进行实时和非实时检测，包括：●单层纳米薄膜样品的膜厚、折射率n（λ）、消光系数k（λ）、介电函数ε（λ）●多层纳米薄膜样品的膜厚、折射率n（λ）、消光系数k（λ）、介电函数ε（λ）●块状材料的折射率n（λ）和消光系数k（λ）●材料带隙●纳米样品表面纳米级的微粗糙度●纳米薄膜样品交界面形成的混合膜层的膜厚、各组分比例●纳米薄膜的结晶度●纳米薄膜的物性不均一分布（如，折射率梯度分布等）●各向异性的纳米薄膜●波片的位相延迟差技术参数型号ME01ME03ME05产品外观光谱范围193-1700nm其它光谱范围可定制光谱分辨率 1.5nm膜厚测量重复性0.05nm折射率测量重复性0.001典型单次测量时间10s入射角度范围40°-90°40°-80°入射角度调节方式自动调节手动调节，步进5°固定角度可测量的样品尺寸200mmx200mm400mmx400mm样品方位调整Z轴高度调节：0-10mm；二维俯仰调节：±4°样品对准光学自准直和显微对准系统软件多语言界面切换；预设项目供快捷操作使用；安全的权限管理模式（管理员、操作员）；方便的材料数据库；多种色散模型库；丰富的模型数据库，具有一键操作功能测量重复性：是指对标准样品（平面硅基底上100nm的SiO2膜层样品）上同一点连续测量30次所计算的标准差。
光谱椭偏仪技术指标
光谱椭偏仪技术指标一、基本原理当线偏振光通过材料时，由于材料的菲涅尔吸收和几何相位差的改变，光的振幅和相位发生变化。
这些变化可以通过椭偏仪来测量。
光谱椭偏仪的基本组成部分包括偏振器、样品室、光源、检测器和计算机控制系统。
二、技术指标1.光学旋光测量范围光学旋光测量范围是指仪器能测量的旋光角度范围。
高性能的光谱椭偏仪通常具有广泛的测量范围，可以测量从几度到几百度的旋光角度。
2.分辨率分辨率是指仪器测量中的最小可分辨的旋光角度差异。
分辨率越高，仪器能够测量更细微的旋转角度变化。
3.波长范围波长范围是指仪器可以测量的光谱范围。
不同的材料对不同的波长的光有不同的吸收和旋光效应，因此光谱椭偏仪需要具有广泛的波长范围，以适应不同样品的测量需求。
4.光谱测量精度光谱测量精度是指测量结果的准确性。
高精度的仪器能够提供准确的吸收和旋光谱线的位置和强度信息。
光谱测量精度的提高可以通过优化光学系统和控制电路来实现。
5.自动化和计算机控制6.实时监测有些光谱椭偏仪具有实时监测功能，能够在材料发生变化时实时记录和监测材料的吸收和旋光特性。
实时监测对于进行动态实验或观察反应过程中旋光和吸收的变化非常有用。
7.敏感度和响应时间总结：光谱椭偏仪是一种用于研究材料的光学性质的仪器，主要用于测量材料的光学旋光和吸收特性。
其技术指标包括光学旋光测量范围、分辨率、波长范围、光谱测量精度、自动化和计算机控制、实时监测、敏感度和响应时间等。
这些技术指标直接关系到仪器的测量能力和数据准确性，是用户选择和评价光谱椭偏仪的重要参考依据。
椭偏仪测量薄膜度折射率
椭偏仪测量薄膜度折射率————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：椭偏仪测量薄膜厚度和折射率近代科学技术中对各种薄膜的研究和应用日益广泛。
因此，能够更加迅速和精确地测量薄膜的光学参数例如厚度和折射率已变得非常迫切。
在实际工作中可以利用各种传统的方法来测定薄膜的光学参数，如布儒斯特角法测介质膜的折射率，干涉法测膜。
另外，还有称重法、X 射线法、电容法、椭偏法等等。
其中，椭圆偏振测量（椭偏术）是研究两媒质界面或薄膜中发生的现象及其特性的一种光学方法，其原理是利用偏振光束在界面或薄膜上的反射或透射时出现的偏振变换。
因为椭偏法具有测量精度高，灵敏度高，非破坏性等优点，已广泛用于各种薄膜的光学参数测量，如半导体、光学掩膜、圆晶、金属、介电薄膜、玻璃（或镀膜）、激光反射镜、大面积光学膜、有机薄膜等，也可用于介电、非晶半导体、聚合物薄膜、用于薄膜生长过程的实时监测等测量。
实验目的了解椭圆偏振测量的基本原理，并掌握一些偏振光学实验技术。
实验原理光是一种电磁波，是横波。
电场强度E 、磁场强度H 和光的传播方向构成一个右旋的正交三矢族。
光矢量存在着各种方位值。
与光的强度、频率、位相等参量一样，偏振态也是光的基本量之一。
在一光学材料上镀各向同性的单层介质膜后，光线的反射和折射在一般情况下会同时存在的。
通常，设介质层为n 1、n 2、n 3，φ1为入射角，那么在1、2介质交界面和2、3介质交界面会产生反射光和折射光的多光束干涉。
这里我们用2δ表示相邻两分波的相位差，其中222cos /dn δπφλ=，用r 1p 、 r 1s 表示光线的p 分量、s 分量在界面1、2间的反射系数， 用r 2p 、r 2s 表示光线的p 分量、s 分量在界面2、3间的反射系数。
由多光束干涉的复振幅计算可知：2122121i p p rp ip i p p r r e E E r r eϕδ--+=+ (1)2122121i s s rs is i s s r r e E E r r e ϕδ--+=+ (2)其中E ip 和E is 分别代表入射光波电矢量的p 分量和s 分量，E rp 和E rs 分别代表反射光波电矢量的p 分量和s 分量。
光谱仪技术参数
光谱仪技术参数
1、单入口狭缝、单CCD出口
2、*光谱仪零像差
3、*光谱仪聚焦长度≥320mm
4、*光谱分辨率0.08nm@435nm整个焦平面
5、空间分辨率：≥15 line pairs/mm @ 50% modulation, 焦平面中心；≥ 8 line pairs/mm @ 50% modulation, 整个27 x 8 mm 焦平面
6、F数≤4.6
7、3光栅塔轮，提供三块光栅300刻线、600刻线、1200刻线
8、杂散光抑制比2×10-5
9、搭配显微镜接口，接口内含动态狭缝，10μm-3mm可调狭缝和12×12mm成像孔径
技术服务要求
1.设备安装调试: 在买方指定的地点完成安装调试，并配合买方进行测试验收。
2.质保期保修12个月,终身维修，质保期外只收硬件成本费。
3.维修响应时间: 接到维修通知后，1个工作日内作出响应，3个工作日内到场排除故障。
注：该设备办理免税，如不能办理免税，所有费用由中标公司承担。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
CCD像机,
推荐用于硅太阳能电池测量
测量时间:
全ψ / Δ谱:
典型时间: < 10 s
控制器:
模块化单元带桌面椭偏光学透镜和量角器
分立的19”机架包含光源,椭偏仪控制器,带电路板和微控制器单元,光度计
功率需求:
额定电压:115/230 VAC
自动选择(100-132 VAC or 207-264 VAC),
光谱椭偏仪技术指标
设备配置
光谱椭偏仪，适用于绒面硅太阳能电池。
包括多角度测量的机械手动角度计、光学器件、光纤、机柜（包括紫外/可见光分光光度计、紫外/可见光光源、包括电路板和微控制器单元的椭偏仪控制器）、配有Windows 7操作系统和分析软件的台式计算机。
光谱范围:
300 nm - 930 nm UV-VIS
额定频率: 50-60 Hz,
额定功率: 350 W.
环境:
普通光学实验室环境，也可用于百级洁净室，不引入污染
数据集和分析软件:
光谱测量
最新版本光谱测量操作与分析软件，包括：
系统校准
自动设置光学组件
手动执行用户定义的任务
光谱以标准能量（波数、电子伏特）或者波长单位显示
样品响应的逼真监视，在线的ψ和△表述
数据处理：
·最新数据处理软件，可操作FT-IR系统和处理光谱数据
·输入/输出：ASCII，CSV，SPC，其他光谱设备
·数学运算
文件管理功能：
软件基于Windows平台，提供全面的文件管理功能
计算机控制检偏器和起偏器
消光比:
10-6
测量光斑:
手动可调直径范围1 mm -- 4 mm
选件:200 μ微光斑
探测系统
高灵敏度CCD
机械角度计
40°－90°，步进值5°
准确度：δ(Psi): 0.02 °
δ(Delta): 0.04°
(适用300-800波长)
样品对准:
自动对准显微镜和光学显微镜适用于最准确的样品对准(聚焦和水平调整)
光滑样品表面
240-930nm
衬底:
透明、半透明，非透明衬底
光学和机械部分:
椭偏操作原理:
结合PSA和PCSA二种模式:
P:起偏器
C:补偿器(超-消色差)
S:样品
A:步进扫描分析器
光源:
稳定75W氙弧灯,提供UV/VIS光谱
寿命:超过1000小时
备用氙灯光源
起偏器/分析器:
UV Glan Thompson晶体