Статьи журнала - Научное приборостроение
Все статьи: 1320
Статья научная
В работе в связи с проблемой повышения точности эллипсометрических измерений дан последовательный вывод и анализ зонных соотношений "нулевой" эллипсометрии для общего случая произвольной ориентации "быстрой" оси компенсатора относительно плоскости падения. Эти зонные соотношения определяют поляризационные углы Ψ и Δ (по положениям гашения оптических элементов) в каждой из 4 измерительных зон. Обобщена на общий случай процедура усреднения поляризационных углов (зонных соотношений) по парам измерительных зон. Показано, что такая процедура приводит к ослаблению явной зависимости от параметров компенсатора лишь в достаточно узком интервале угловых положений "быстрой" оси компенсатора. Обсуждена проблема повышения точности эллипсометрических измерений в тех областях значений Ψ и Δ которым соответствует слабая выраженность (по одному или двум параметрам гашения) минимума интенсивности светового пучка на выходе анализатора. Есть все основания считать, что можно существенно усилить выраженность данного минимума, подбирая нужное положение "быстрой" оси. Проблема повышения точности измерений в "нулевой" эллипсометрии будет подробно рассмотрена в следующей работе.
Бесплатно
Статья научная
Работа посвящена изучению измерительных конфигураций прибора, связанных с положением "быстрой" оси фазового компенсатора эллипсометра. Показано, что они играют огромную роль в повышении точности экспериментального определения поляризационных углов Δ и Ψ. Рассмотрены частные случаи (Δ = 0, π, π/2, 3π/2), допускающие полное аналитическое рассмотрение. Для этих случаев получены и исследованы выражения, определяющие вторые производные от интенсивности светового пучка на выходе прибора по угловым положениям поляризатора и анализатора. В результате выявлены измерительные конфигурации, которым отвечают максимальные значения указанных производных, обеспечивающие достаточную выраженность минимума интенсивности, а значит, и необходимую точность в экспериментальном определении углов Δ и Ψ. Сделан вывод, что процесс измерения углов Δ и Ψ в определенных ситуациях, связанных с малыми значениями угла Ψ, может быть разделен. В то же время отмечено, что во многих случаях необходимо стремиться к выбору некоторой общей оптимальной измерительной конфигурации, обеспечивающей достаточное разрешение по обоим поляризационным углам. На основе результатов, относящихся к частным случаям, проанализирована измерительная ситуация в окрестности угла Брюстера. Обсужден общий случай произвольных значений поляризационных углов Δ и Ψ. Кроме того, в работе обсуждены вопросы, требующие продолжения анализа измерительных конфигураций прибора. В частности, сделан вывод о необходимости детального изучения роли измерительных конфигураций в "нулевой" эллипсометрии анизотропных сред.
Бесплатно
Статья научная
В работе проведен теоретический анализ, охватывающий общий случай произвольных измерительных конфигураций, причем при любых значениях поляризационных углов PSI и DELTA, характеризующих исследуемую поверхность. Этот анализ позволяет изучить особые ситуации в измерении положений гашения оптических элементов, имеющие большое практическое значение, и наметить пути к устранению возникающих здесь трудностей. Классифицированы возможные методы измерения положений гашения оптических элементов (анализатора и поляризатора) для произвольной измерительной конфигурации, определяемой положением "быстрой" оси фазового компенсатора относительно плоскости падения светового луча. Обоснована возможность разделения (по конфигурациям) процесса измерения поляризационных углов PSI и DELTA в ситуациях, связанных с малыми значениями угла PSI. Рассмотрена задача о выборе единой оптимальной измерительной конфигурации, обеспечивающей достаточное разрешение по обоим поляризационным углам в случае малых углов PSI.
Бесплатно
Статья научная
В работе теория инвариантов эллипсометрии изотропных сред обобщена на случай произвольных измерительных конфигураций прибора. Исследованы основные свойства инвариантов, проявляющиеся при различных типах конфигураций. Разработан общий подход к выбору измерительных конфигураций прибора, обеспечивающих максимальный эффект в устранении особенностей в обобщенных зонных соотношениях эллипсометрии анизотропных сред. При этом (в принятом приближении) в полной мере использованы свойства инвариантов эллипсометрии изотропных сред. Проанализированы различные типы измерительных конфигураций. В то же время выявлен класс измерительных конфигураций, радикально отличающихся от классической конфигурации, но не устраняющих особенности.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена проблема "нулевой" эллипсометрии, связанная с наблюдающимся в эксперименте разбросом поляризационных углов и по измерительным зонам. Проанализированы такие факторы, влияющие на разброс, как ошибки в задании параметров фазового компенсатора и наличие поверхностной анизотропии образцов. Очевидно, это не единственные факторы. Актуальность этой задачи диктуется возможностью использования межзонного разброса углов и в качестве нового метрологического критерия "нулевой" эллипсометрии. Учет фактора поверхностной анизотропии требует более детального рассмотрения обобщенных зонных соотношений эллипсометрии анизотропных сред. Это тоже одна из задач настоящей работы. Что же касается неоднородности отражающей поверхности, обусловленной также и наличием нарушенного поверхностного слоя, то ее изучение по межзонному разбросу поляризационных углов является отдельной задачей, представляющей большой интерес. Это уже выход на метрологию поверхности.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены вопросы, относящиеся к процедуре оптической юстировки фазового компенсатора эллипсометра. Изучены особенности такой юстировки. Получены уравнения, позволяющие существенно упростить процесс определения всех трех комплексных параметров компенсатора. Предложена процедура оптической калибровки неоднородного компенсатора.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассмотрены способы определения трех комплексных параметров ρ, ρ1 и ρ2 фазового компенсатора. Один из этих способов основан на использовании только лишь юстировочных процедур и предполагает достаточно выраженную неидеальность компенсатора, обусловленную заметным отличием малых параметров ρ1 и ρ2 от нуля. Другой же способ представляет собой комбинированный подход, когда используются и юстировочные процедуры, и инварианты эллипсометрии изотропных сред. Подробно рассмотрен процесс оптической калибровки неоднородного компенсатора с использованием обоих способов.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены особенности эксперимента по определению параметров неидеального фазового компенсатора. Изучен характер межзонного разброса поляризационных углов, обусловленного неточным заданием не только основного фазового параметра ρ, но и малых параметров ρ1 и ρ2, определяющих недиагональные элементы матрицы Джонса компенсатора. Изучена также процедура усреднения поляризационных углов по измерительным зонам с учетом неидеальности компенсатора. Проанализированы выражения, полученные с использованием инвариантов эллипсометрии и определяющие основные параметры f и δ неидеального компенсатора. При этом параметры ρ1 и ρ2, входящие в инварианты, выражены через основной параметр ρ линейными соотношениями, полученными с помощью юстировочных процедур. Проведен анализ экспериментальных данных, полученных на четырех образцах кремния со сверхтонкими пленками SiO2 на них. Сделан вывод о существенной неоднородности кварцевого компенсатора эллипсометра ЛЭФ-3М-1, работающего по нулевой схеме. Сделан также важный вывод о возможности оценки неоднородности отражающей поверхности образцов по характеру межзонного разброса поляризационных углов.
Бесплатно
Статья научная
Работа посвящена обобщению комбинированного подхода к определению параметров компенсатора. Сюда включается обобщение процедуры построения матрицы Джонса неидеального компенсатора, процесса установления измерительной конфигурации прибора, а также связанных с ними юстировочных процедур, предназначенных для определения линейных соотношений между параметрами ρ, ρ1 и ρ2 компенсатора. Показано, что в рамках обобщенного комбинированного подхода не только неоднородность компенсатора, но и погрешности его лимба не играют принципиальной роли. И в этом случае, используя соответствующие процедуры, можно обеспечить нормальную работу прибора. Доказана эквивалентность всех возможных вариантов выбора положений компенсатора при заданной измерительной конфигурации прибора. Проведенный в работе эксперимент наглядно демонстрирует методику практической реализации обобщенного комбинированного подхода.
Бесплатно
Статья научная
Предложен новый подход к решению математически некорректной обратной задачи эллипсометрии для сверхтонких поверхностных пленок, основанный на использовании отвечающих набору углов падения светового пучка измерений. Введены параметры-критерии, позволяющие находить оптимальное решение обратной задачи, наиболее близкое к точному решению. Результаты численного эксперимента показали большую точность оптимального решения при определении параметров сверхтонких пленок. Изучено влияние ошибок в задании оптических постоянных подложки на точность оптимального решения. Дан общий анализ особенностей обратной задачи по одновременному определению всех параметров отражающей однослойной системы со сверхтонкой пленкой.
Бесплатно
Статья научная
Основной целью данной работы является установление различных типов угла полной поляризации (угла Брюстера) и изучение условий, в которых проявляются их идеальные свойства. Углы полной поляризации обусловливают особенности в зависимостях поляризационных углов Ψ и Δ от угла падения fi0 светового пучка, что позволяет делать определенные выводы об общих свойствах не только однослойной, но и многослойных систем. Изучение экспериментальных зависимостей Ψ(fi0) и Δ(fi0) на основе полученных в работе теоретических результатов дает информацию, очень важную для решения обратной задачи эллипсометрии и др. задач.
Бесплатно
Статья научная
Предложен метод прецизионного определения трех комплексных параметров p, p1, p2 фазового компенсатора эллипсометра, основанный на совместном использовании юстировочной процедуры прибора и инвариантных соотношений эллипсометрии анизотропных сред. Юстировочная процедура позволяет выразить малые параметры p1, p2 через основной фазовый параметр p. Подстановка найденных выражений для p1, p2 в инварианты эллипсометрии позволяет свести соответствующую оптимизационную задачу к определению всего лишь одного комплексного параметра p (двух вещественных) вместо трех комплексных (шести вещественных) в старой методике. Роль экспериментальных ошибок и неоднородности отражающей поверхности, используемых для построения инвариантов образцов, при таком подходе резко уменьшается.
Бесплатно
Статья научная
Разработан новый эллипсометрический подход к исследованию толстых (относительно периода по толщине поляризационных углов Ψ и Δ) прозрачных пленок. Метод опробован на образцах кремний-полимер, а также на нарушенных поверхностных слоях на сапфире и оптических стеклах К-8. Получены принципиально новые результаты.
Бесплатно
Статья научная
Разработан общий подход к исследованию всего комплекса углов полной поляризации для однослойных поглощающих систем. Этот подход нетрудно распространить на многослойные среды. Доказано также, что основные особенности в поведении поляризационных углов PSI и DELTA, проявляющиеся на углах полной поляризации и в процессе перехода от одного вида ступеньки для DELTA к другому, сохраняются и для случая поглощающих сред.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассмотрены общие вопросы эллипсометрии поглощающих сред, непосредственно связанные с решением обратной задачи. Исследованы углы полной поляризации для однослойной системы с поглощающей пленкой произвольной толщины. Подробно рассмотрено основное уравнение эллипсометрии для N-слойной системы с выделенным произвольным j-м слоем, базирующееся на использовании рекуррентных соотношений. Обобщен на случай многослойных сред метод Холмса. Дана общая характеристика метода решения обратной задачи эллипсометрии для многослойных поглощающих систем, включающего в себя новые критерии выбора оптимального решения, основанные на использовании основных формул обобщенного на N-слойные системы метода Холмса.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены методы решения математически некорректной обратной задачи эллипсометрии. Предложен новый критерий выбора оптимального решения, успешно опробованный в численном эксперименте. На основе результатов численного эксперимента предложен метод последовательного неразрушающего восстановления оптического профиля поверхности. Новый критерий использован также для определения параметров сверхтонких окисных пленок на кремнии, при этом получены физически обоснованные результаты.
Бесплатно
Статья научная
Работа посвящена последовательному изложению "нулевой" эллипсометрии анизотропных сред. Рассмотрены особенности и способы их устранения в методе обобщенных измерительных зон прибора. Изложены общие положения матричного метода в оптике анизотропных слоистых сред, подробно рассмотрен случай одноосного кристалла с произвольной ориентацией оптической оси и проанализированы предельные ситуации, связанные с расположением оптических осей. С помощью матричного метода и нового, более естественного представления для общего поля в подложке заново рассмотрены комплексные амплитудные коэффициенты отражения, на основе которых строятся основные уравнения эллипсометрии анизотропных сред, при этом прослежено поведение двух плоских волн в анизотропной подложке при переходе к "изотропному" случаю. Сделан также анализ особенностей обратной задачи эллипсометрии для случая анизотропных сред.
Бесплатно
Статья научная
Работа посвящена изучению идеального фазового компенсатора с диагональной матрицей Джонса. Предложен процесс оптической юстировки, обеспечивающий при наличии механизма пространственной ориентации переход к идеальному компенсатору. Получены формулы для комплексного параметра ρ (действительных параметров δ и f), определяющего матрицу Джонса идеального компенсатора. В связи с этим изучена четырехмерная матрица однородного анизотропного слоя для случая произвольной ориентации двух главных осей в плоскости падения светового луча. Рассмотрены методы регулирования основного фазового параметра δ включая процессы температурной стабилизации и способы изменения величины этого параметра за счет изменения угла падения светового луча на пластину компенсатора.
Бесплатно
О подборе параметров многослойной резонансной ультразвуковой камеры
Статья научная
Рассматривается многослойная ультразвуковая камера с потерями. Получены выражения для расчета резонансных частот камеры различными методами. Это позволяет варьированием геометрией и акустическими свойствами слоев камеры настраивать ее на резонанс. Приводятся выражения для расчета радиационного давления в слоях камеры в случаях равного и отличного от нуля коэффициента "бегучести" волны в ней. Исследуются численные примеры.
Бесплатно
Статья научная
Приведены различные виды подвижности включений и ионов в однородной жидкости и в пористой среде, заполненной жидкостью, а также необходимые определения, касающиеся свойств пористых сред. Основное внимание уделено ионной электрофоретической подвижности в однородной жидкости и в пористой среде для случая линейной зависимости между миграционной скоростью и амплитудой вектора напряженности электрического поля. Приведены результаты, касающиеся определений подвижности нуклеотидов в различных случаях. Отмечено, что в случае нелинейной зависимости миграционной скорости от амплитуды электрического поля подвижность перестает быть постоянной и становится зависимой от этой амплитуды. Результаты работы полезны для исследователей, занимающихся секвенированием ДНК.
Бесплатно
