Ellipsométrie SPECTROSCOPIQUE ACHETER
ELLIPSOMÉTRIE SPECTROSCOPIQUE
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Ramdane BENFERHAT *
HORIBA France – 14, Boulevard Thomas Gobert- Passage Jobin Yvon CS 45002 – 91120 Palaiseau – France * ramdane. benferhat @ horiba. com
L’ ellipsométrie est une technique optique qui permet de déterminer avec précision les propriétés optiques et structurelles de matériaux massifs ou déposés en couches minces. Elle consiste à mesurer la modification de la polarisation d’ un faisceau lumineux par suite de sa réflexion par une surface plane. Cette technique d’ analyse et de caractérisation, non destructive, est précise et très sensible est utilisée dans des domaines d’ application de plus en plus larges. https:// doi. org / 10.1051 / photon / 202513343
PRINCIPE DE LA MESURE Lorsqu’ une onde électromagnétique plane polarisée arrivant sur une interface, supposée plane, entre deux milieux( 0) et( 1)( Figure 1), une partie de cette onde est transmise ou « réfractée » et une autre partie est réfléchie. Par rapport au plan défini par la normale à la surface et la direction du faisceau incident, le champ électrique E i de l’ onde incidente peut être écrit comme la somme de deux composantes orthogonales: la première, appelée polarisation p, d’ amplitude complexe E i p est parallèle au plan d’ incidence et la seconde, appelée polarisation s, d’ amplitude complexe E i s, est orthogonale au plan d’ incidence. On peut décomposer de la même façon le champ électrique E r et le champ transmis E t. Nous n’ étudierons ici que l’ onde réfléchie, mais il est possible de définir également des coefficients de transmission.
Les coefficients de réflexion r̃p et r̃s sont des grandeurs complexes et correspondent respectivement aux polarisations p et s. Ces deux coefficients sont définis par les expressions:
r̃p = Er p— = | r̃p | eiδp et r̃s =— Er s
= | r̃s | e iδ s
E i p où | r̃p |, | r̃s |, δ p et δ s représente les amplitudes et les phases des coefficients et r̃p et r̃s.
Figure 1. Onde plane incidente sur une interface plane séparant 2 milieux homogènes d’ indices de réfraction n͂ 0 et n͂ 1 avec un angle d’ incidence θ 0.
E i s
Pour un échantillon isotrope et massif considéré comme un milieu semi infini, l’ angle de réfraction est régi par la loi de Descartes.
ñ0sinθ 0 = ñ1sinθ 1 avec ñ0 = ñ0 + jk 0
L’ indice de réfraction( ou indice optique) ñ est une grandeur physique complexe, qui caractérise la façon dont la lumière se propage dans un milieu donné. Sa partie réelle( n) est définie comme le rapport entre la vitesse de la lumière dans le vide( c) et la vitesse de la lumière dans le milieu considéré( v), et sa partie imaginaire( k) le coefficient d’ extinction lié à l’ absorption des photons lumineux par la relation α = 4πk / λ. Les coefficients de réflexion( r̃p, r̃s) sont déduits de la continuité des composantes tangentielles des champs électrique et magnétique à l’ interface et ne dépendent que de l’ angle d’ incidence θ 0 et des indices des
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