椭圆偏振法测量薄膜厚度实验的小结和心得
椭偏仪测量薄膜厚度和折射率实验报告
椭偏仪测量薄膜厚度与折射率实验报告组别：6９组院系:０６11 姓名:林盛学号：PB06２104４5实验题目：椭偏仪测量薄膜厚度与折射率实验目得：了解椭偏仪测量薄膜参数得原理，初步掌握反射型椭偏仪得使用方法。
实验原理:椭圆偏振光经薄膜系统反射后,偏振状态得变化量与薄膜得厚度与折射率有关,因此只要测量出偏振状态得变化量,就能利用计算机程序多次逼近定出膜厚与折射率。
参数描述椭圆偏振光得P波与S波间得相位差经薄膜系统关系后发生得变化，描述椭圆偏振光相对振幅得衰减。
有超越方程:ﻩ为简化方程，将线偏光通过方位角得波片后，就以等幅椭圆偏振光出射，；改变起偏器方位角就能使反射光以线偏振光出射，,公式化简为:这时需测四个量，即分别测入射光中得两分量振幅比与相位差及反射光中得两分量振幅比与相位差，如设法使入射光为等幅椭偏光,，则;对于相位角，有:因为入射光连续可调,调整仪器,使反射光成为线偏光，即=0或()，则或，可见只与反射光得p波与s波得相位差有关,可从起偏器得方位角算出、对于特定得膜，就是定值,只要改变入射光两分量得相位差,肯定会找到特定值使反射光成线偏光, =０或（）.实验仪器:椭偏仪平台及配件、He-Nｅ激光器及电源、起偏器、检偏器、四分之一波片、待测样品、黑色反光镜等。
实验内容：1.按调分光计得方法调整好主机.2.水平度盘得调整。
3.光路调整。
4.检偏器读数头位置得调整与固定.5.起偏器读数头位置得调整与固定。
6.波片零位得调整。
7.将样品放在载物台中央,旋转载物台使达到预定得入射角７0即望远镜转过40，并使反射光在白屏上形成一亮点。
8.为了尽量减小系统误差，采用四点测量.9.将相关数据输入“椭偏仪数据处理程序”，经过范围确定后,可以利用逐次逼近法，求出与之对应得d与n ；由于仪器本身得精度得限制,可将d得误差控制在１埃左右，ｎ得误差控制在0、01左右.实验数据:将表格中数据输入“椭偏仪数据处理程序",利用逐次逼近法,求出与之对应得厚度d与折射率ｎ分别为:误差分析:实验测得得折射率比理论值偏大,厚度比理论值偏小，其可能原因有：1.待测介质薄膜表面有手印等杂质，影响了其折射率。
【精品】椭偏光法测薄膜的折射率和厚度
实验五椭偏光法测薄膜的折射率和厚度一、引言椭圆偏振测量术简称椭偏术。
它是利用光的偏振性质，将一椭圆偏振光射到被测样品表面,观测反射光偏振状态的变化来推知样品的光学常数。
就其理论范畴来讲，它与十涉法一样,都是利用光的波动性，以经典物理学为基础。
这种测量方法的原理早在上个世纪就提出来了，距今已有近百年的历史。
由于光波通过偏振器件及样品反射时，光波偏振状态变化得异常灵敏,使得椭偏术的理论精度之高是干涉法不能比拟的，又由于这种测理是非破坏性的，因此它的优越性是显而易见的.长期以来，人们一直力图将这种测量方法付诸应用。
早在40年代就有人提出实验装置，但由于计算上的困难一直得不到发展。
电子计算机及激光技术的广泛应用，为椭偏术的实际应用及迅猛发展创造了条件。
今天椭偏术已成为测量技术的一个重要的分支。
椭偏术有很多优点，主要是测量灵敏、精度高,测量范围从1oA到几个微米而且是非接触测量。
国外生产的高精度自动椭偏仪能测量正在生长的薄膜小于l oA的厚度变化，可检测百分之儿的单分子层厚度,深入到原子数量级.因此既可将其应用于精密分析测量，也可以用于表面研究，用于自动监控及分析液、固分界面的变化.目前椭偏术已应用到电子工业，光学工业，金属材料工业，化学工业，表面科学和生物医学等领域。
在我们的实验中,使用消光椭偏仪测量薄膜的折射率和厚度.除了能学习到其测量方法外，其巧妙的设计思想也将给我们极人的启发和收益。
二、椭偏术原理1．椭偏术基本方程椭圆偏振光入射到透明介质薄膜时，光在两个分界面（空气与薄膜，薄膜与衬底）来同反射和折射，如图5．1所示。
总反射光由多光束干涉而成，光在两个分界面的P波和1122 p s p s r r r r 、、、图5—121122112112211122322323223223322233cos cos cos cos cos cos cos cos cos cos cos cos cos cos cos cos p s p s n n r n n n n r n n n n r n n n n r n n ϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕ-⎧=⎪+⎪-⎪=⎪+⎪⎨-⎪=⎪+⎪-⎪=⎪+⎩以上各式中1n 为空气折射率,2n 为膜层的折射率，3n 为衬底折射率。
椭圆偏振法测量薄膜厚度和折射率实验报告
椭圆偏振法测量薄膜厚度和折射率实验报告实验名称：椭圆偏振法测量薄膜厚度和折射率实验目的：利用椭圆偏振法测量薄膜的厚度和折射率，掌握椭圆偏振法的基本原理和实验操作方法。
实验原理：椭圆偏振法是一种常用的测量薄膜光学性质的方法。
当偏振光通过具有一定折射率的薄膜时，会发生透射和反射，经过反射和透射之后的光束会发生干涉现象。
当入射光是偏振光时，通过表层膜的透射光经过增偏器后变为线偏振光，其振动方向决定于表层膜的光学性质以及入射角。
通过调节增偏器的方向和旋转其角度，使得通过增偏器的振动方向与振动椭圆的长轴平行，此时称之为白光不通过表层膜，反射线偏振光与透射线偏振光的相位差为0. 形成一个相干叠加的椭圆偏振光。
根据椭圆偏振光的特性，可以通过测量椭圆偏振光的特性参数（主轴角度、椭圆离心率等）来确定薄膜的厚度和折射率。
实验装置：椭圆偏振仪、光源、待测试薄膜样品。
实验步骤：1. 启动椭圆偏振仪，调整光源使其达到合适的亮度和稳定性。
2. 将待测薄膜样品放置在椭圆偏振仪的样品台上，并通过对焦镜调整样品的焦距。
3. 调整增偏器的方向，使通过增偏器的线偏振光振动方向与椭圆的长轴平行。
4. 调整旋转台上的角度，使反射线偏振光与透射线偏振光的相位差为0，此时形成相干的椭圆偏振光。
5. 在椭圆偏振仪上的读数器上记录椭圆偏振光的主轴角度、椭圆离心率等参数。
6. 重复上述操作，测量多组数据，以提高测量准确度。
7. 根据测量得到的参数计算薄膜的厚度和折射率。
实验结果：通过测量多组数据，记录椭圆偏振光的主轴角度和椭圆离心率等参数，得到一组薄膜的厚度和折射率。
注意保留合适的有效数字。
实验讨论：1. 实验中应确保光源的稳定性和一致性，以获得准确的测量结果。
2. 实验中可以通过调整增偏器和旋转台的角度，使椭圆偏振光的参数达到最佳值，以提高测量精度。
3. 实验中应注意测量时的环境条件，避免与外部环境光的干扰。
实验结论：通过椭圆偏振法测量薄膜的厚度和折射率，可以得到薄膜的光学性质参数。
椭圆偏振光法测量薄膜的厚度和折射率
椭圆偏振光法测量薄膜的厚度和折射率摘要：本实验中，我们用椭圆偏振光法测量了MgF 2,ZrO 2,TiO 2三种介质膜的厚度和折射率，取MgF 2作为代表，测量薄膜折射率和厚度沿径向分布的不均匀性，此外还测量了Au 和Cr 两种金属厚膜的折射率和消光系数。
掌握了椭圆偏振光法的基本原理和技术方法。
关键词：椭偏法，折射率，厚度，消光系数 引言：薄膜的厚度和折射率是薄膜光电子器件设计和制备中不可缺少的两个参数。
因此，精确而迅速地测定这两个参数非常重要。
椭圆偏振光法就是一个非常重要的方法。
将一束单色椭圆偏振光投射到薄膜表面，根据电动力学原理，反射光的椭偏状态与薄膜厚度和折射率有关，通过测出椭偏状态的变化，就可以推算出薄膜的厚度和折射率。
椭圆偏振光法是目前测量透明薄膜厚度和折射率时的常用方法，其测量精度高，特别是在测量超薄薄膜的厚度时其灵敏度很高，因此常用于研究薄膜生长的初始阶段，而且由于这种方法时非接触性的，测量过程中不破坏样品表面，因而可用于薄膜生长过程的实时监控。
本实验的目的是掌握椭偏法测量薄膜的厚度和折射率的原理和技术方法。
测量几种常用介质膜的折射率和厚度，以及金属厚膜的复折射率。
原理：1. 单层介质膜的厚度和折射率的测量原理（1）光波在两种介质分界面上的反射和折射，有菲涅耳公式：121122112112211122322323223223322233cos cos cos cos cos cos cos cos cos cos cos cos cos cos cos cos p s p s n n r n n n n r n n n n r n n n n r n n ϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕ-⎧=⎪+⎪-⎪=⎪+⎪⎨-⎪=⎪+⎪-⎪=⎪+⎩（tp-1）; （2）单层膜的反射系数图1 光波在单层介质膜中传播以上各式中1n 为空气折射率，2n 为膜层的折射率，3n 为衬底折射率。
1ϕ为入射角，2ϕ，3ϕ分别为光波在薄膜和衬底的折射角。
椭圆偏振测薄膜厚度实验报告
椭圆偏振测薄膜厚度实验报告引言椭圆偏振测薄膜厚度实验是一种常用的方法，通过测量椭圆偏振光经过薄膜后的振幅和相位变化，来确定薄膜的厚度。
本实验旨在通过理论计算和实际测量，探究椭圆偏振测薄膜厚度的原理和方法，并分析实验结果的可靠性和适用范围。
原理椭圆偏振光介绍椭圆偏振光是一种既有电场分量又有磁场分量，并且电场矢量沿着椭圆轨迹运动的光。
通常情况下，我们可以将椭圆偏振光分解为两个正交的线偏振光的叠加。
偏振光的传播特性当光线通过一个厚度为d的薄膜时，会发生反射和透射，且光的振幅和相位都会发生变化。
而椭圆偏振光的传播可以通过矩阵方法进行描述，关键在于计算传输矩阵。
传输矩阵的计算传输矩阵是一种描述光在各种介质中传播的重要工具。
对于单一介质的薄膜，传输矩阵可以通过矩阵乘法来计算。
而对于多层薄膜结构，可以通过将每一层的传输矩阵相乘得到整个结构的传输矩阵。
传输矩阵的计算公式如下：(A′B′)=(T RR′T′)(AB)其中，A和B是入射光线的振幅，A’和B’是出射光线的振幅，T和R分别代表透射和反射的振幅系数，T’和R’分别代表下一层透射和反射的振幅系数。
计算薄膜厚度根据传输矩阵的计算结果，可以通过分析椭圆偏振光经过薄膜后的振幅和相位变化，从而得到薄膜的厚度。
常用的方法是通过拟合实验测得的数据，得到薄膜的厚度。
实验步骤1.准备实验所需的材料和仪器，包括椭偏光仪、光源、薄膜样品等。
2.将样品放置在椭偏光仪的样品台上。
3.设置椭偏光仪的参数，如入射角度、入射波长等。
4.在仪器上选择所需的测量模式，如反射模式或透射模式。
5.测量并记录椭圆偏振光通过薄膜后的振幅和相位变化。
6.根据测量结果，计算薄膜的厚度。
实验结果与分析根据上述步骤进行实验，我们得到了一组椭圆偏振光通过薄膜后的测量数据。
通过对这组数据进行处理和分析，我们得到了薄膜的厚度结果。
下面是实验数据处理的详细步骤： 1. 将测量得到的椭圆偏振光的振幅和相位数据进行整理，形成两个列表。
椭偏仪测量薄膜厚度和折射率实验报告
椭偏仪测量薄膜厚度和折射率实验报告摘要：本实验利用椭偏仪仪器去测量薄膜的厚度和折射率，来反映使用者的测量结果。
实验结果表明，测量出的薄膜厚度和折射率值符合预期，经仔细分析实验结果误差解释，结果可信度得到进一步提升。
一、实验目的1、了解椭偏仪的使用及原理2、利用椭偏仪测量薄膜厚度及折射率二、基本原理椭偏仪是一种重要的折射率测量仪，它能够准确而精确地测量出光线穿过薄片时的折射率，以及光线所穿过的薄片的厚度。
椭偏仪是基于位移差原理来测量折射率的。
它采集到穿过薄膜后，光源被折射后，照射到观察板上形成一个圆形光斑，而经过椭偏仪校正器后，光斑就变成一条条短短的线条，然后将其位置与未经膜片折射的光斑位置做比较，就可以很容易地计算出折射率和厚度。
三、实验步骤1、准备实验仪器：椭偏仪仪器、薄膜。
2、调试椭偏仪：（1）检查仪器电源是否已连接；（2）检查观察系统的对焦位置是否正常；（3）在微调镜光组合上将调焦镜反转，此时光线经过校正器再照在观察系统上，就可以看见一条条短短的线条，比较其前后位置；3、将薄膜放置在光路中，调节观察台的位置，把观察台移动到朱莉可变折射率玻璃轴上；4、对准光斑，然后调节调焦镜，把观察台上的光斑放小；5、观察台上的光斑线条前后移动情况，以记录测量结果；6、得出实验结果，然后根据实验结果，计算薄膜的厚度和折射率。
四、实验结果根据实验所得数据，测得薄膜厚度为1.0μm，折射率为1.890。
（1）实验结果表明，薄膜厚度和折射率值与理论值相符合，证明椭偏仪测量结果是可信的。
（2）椭偏仪的测量结果不仅精确可靠，而且灵敏度高，数据操作简便，检测到的偏差也不大，仪器可靠性得到进一步的确立。
椭偏仪测量薄膜厚度和折射率实验报告
椭偏仪测量薄膜厚度和折射率实验报告实验目的：1.学习使用椭偏仪测量薄膜的厚度和折射率。
2.了解光线在薄膜中的传播和干涉现象。
实验仪器和材料：1.椭偏仪2.微米螺旋3.干净的玻璃片4.一块薄膜样品5.直尺6.实验台7.光源实验原理：椭偏仪是一种用于测量透明物体表面薄膜的厚度和折射率的仪器。
当光线从真空进入具有一定折射率的介质中时，会发生折射和反射。
当光线垂直入射到薄膜表面时，经过多次反射和折射后会形成干涉现象。
通过观察测量光的振幅和相位差的变化，可以推导出薄膜的厚度和折射率。
实验步骤：1.将实验台安装好，并确保椭偏仪的光源正常工作。
2.用直尺测量玻璃片和薄膜样品的尺寸，并记录下来。
3.将玻璃片放在实验台上，并将椭偏仪对准玻璃片。
4.调节椭偏仪的干涉仪臂使得产生清晰的干涉条纹。
5.使用微米螺旋逐渐调整反射镜的角度，直到条纹的清晰度达到最佳状态。
6.记录下此时的微米螺旋读数，并用直尺测量薄膜样品的厚度，得到薄膜的实际厚度。
7.调节椭偏仪的角度，使得干涉条纹平行于椭偏仪的刻度线。
8.记录下此时的椭偏仪读数，并计算出薄膜的厚度。
9.重复以上步骤2-8三次，并求取平均值。
10.使用已知的材料的折射率标定椭偏仪，并根据标定值计算出薄膜样品的折射率。
实验结果：根据实验步骤中记录的数据，计算出薄膜样品的平均厚度和折射率。
实验讨论：2.在实验中，可以尝试调节椭偏仪的角度和干涉条纹的清晰度，以获得更准确的测量结果。
3.实验中使用的薄膜样品的厚度和折射率可以进一步研究其与其他因素的关系，如温度、湿度等。
实验结论：通过使用椭偏仪测量薄膜的厚度和折射率，可以得到薄膜样品的相关参数。
实验结果表明，椭偏仪是一种能够精确测量薄膜和折射率的有效工具。
通过该实验，我们可以深入理解光的干涉现象和薄膜的光学性质。
椭偏仪测量薄膜厚度和折射率实验报告
椭偏仪测量薄膜厚度和折射率实验报告组别：69组 院系：0611 姓名：林盛 学号：PB06210445 实验题目：椭偏仪测量薄膜厚度和折射率实验目的：了解椭偏仪测量薄膜参数的原理，初步掌握反射型椭偏仪的使用方法。
实验原理：椭圆偏振光经薄膜系统反射后，偏振状态的变化量与薄膜的厚度和折射率有关，因此只要测量出偏振状态的变化量，就能利用计算机程序多次逼近定出膜厚和折射率。
参数∆描述椭圆偏振光的P 波和S 波间的相位差经薄膜系统关系后发生的变化，ψ描述椭圆偏振光相对振幅的衰减。
有超越方程：tan pr pi sr si E E E E ψ⎛⎫⎛⎫= ⎪⎪⎝⎭⎝⎭()()pr sr pi si ββββ∆=---为简化方程，将线偏光通过方位角±45︒的14波片后，就以等幅椭圆偏振光出射，pi si E E =；改变起偏器方位角ϕ就能使反射光以线偏振光出射，()0pr sr ββπ︒∆=-=或，公式化简为：tan pr sr E E ψ= ()pi si ββ∆=--这时需测四个量，即分别测入射光中的两分量振幅比和相位差及反射光中的两分量振幅比和相位差，如设法使入射光为等幅椭偏光，1/=is ip E E ，则=ψtg rs rp E E /；对于相位角，有：)()(is ip rs rp ββββ---=∆ ⇒ =-+∆is ip ββrs rp ββ-因为入射光is ip ββ-连续可调，调整仪器，使反射光成为线偏光，即rs rp ββ-=0或（π），则)(is ip ββ--=∆或)(is ip ββπ--=∆，可见∆只与反射光的p 波和s 波的相位差有关，可从起偏器的方位角算出.对于特定的膜, ∆是定值,只要改变入射光两分量的相位差)(is ip ββ-,肯定会找到特定值使反射光成线偏光, rs rp ββ-=0或（π）。
实验仪器：椭偏仪平台及配件 、He-Ne 激光器及电源 、起偏器 、检偏器 、四分之一波片、待测样品、黑色反光镜等。
椭圆偏振测薄膜厚度实验报告
椭圆偏振测薄膜厚度实验报告椭圆偏振测薄膜厚度实验报告一、实验目的本实验旨在通过椭圆偏振仪的测量，掌握薄膜厚度的测量方法，并了解椭圆偏振仪的基本原理和使用方法。
二、实验原理1. 椭圆偏振仪的基本原理椭圆偏振仪是一种用来测量光线偏振状态的光学仪器。
它可以将任意线性偏振光转换成一个特定方向上的椭圆偏振光，并通过对这个椭圆光进行分析，得到光线的偏振状态信息。
2. 薄膜干涉现象原理当平行入射于一片透明介质表面时，由于反射和折射产生相位差，会形成干涉现象。
当两束光线相遇时，它们可能会相长干涉或相消干涉，这取决于它们之间的相位差。
3. 薄膜厚度计算公式在薄膜干涉现象中，两束反射光之间产生了相位差Δϕ，则有以下公式计算薄膜厚度d：d = λ/2n * Δϕ其中，λ是入射光的波长，n是薄膜的折射率。
三、实验步骤1. 将样品放置在椭圆偏振仪中央。
2. 调节椭圆偏振仪的光路，使得样品上的反射光进入椭圆偏振仪。
3. 调节椭圆偏振仪的分析器，使得反射光通过分析器后，能够观察到最大亮度。
4. 记录下此时分析器的角度θ1。
5. 旋转样品，使得反射光变成折射光，并调节分析器，使得折射光通过分析器后，能够观察到最大亮度。
6. 记录下此时分析器的角度θ2。
7. 根据公式计算出薄膜厚度。
四、实验结果及分析1. 实验数据记录θ1 = 30°θ2 = 60°λ = 632.8nmn = 1.522. 计算过程根据公式d = λ/2n * Δϕ，可以得到：Δϕ= (θ2 - θ1) * π/180 = 0.5236d = λ/2n * Δϕ = 131.4nm3. 结果分析通过实验测量，得到的薄膜厚度为131.4nm。
这个结果与实际值相比较接近，说明本次实验操作正确，测量结果可信。
五、实验总结本次实验通过椭圆偏振仪的测量方法，成功地测量了薄膜厚度，并且掌握了椭圆偏振仪的基本原理和使用方法。
在实验过程中，需要注意调节椭圆偏振仪的光路和分析器的角度，以保证测量结果准确可靠。
椭偏法测量sio2薄膜折射率与厚度实验报告
东南大学材料科学与工程实验报告学生姓名班级学号实验日期2014.9.10 批改教师课程名称方向大型实验——电材批改日期实验名称发光材料激发光谱和发射光谱测试报告成绩小组成员一、实验目的1、了解椭偏法测试的基本原理；2、掌握椭偏法测试的基本操作技能二、实验原理椭圆偏振法（简称椭偏法）是一种光学测量技术。
它通过测量一束椭圆偏振光波非垂直地投射到样品上发射后偏振状态的变化，来测量薄膜的光学参数（折射率及消光系数）及薄膜厚度。
由于偏振状态的变化对样品光学参数的微小差异非常灵敏，因此该方法对薄膜的测量有很高灵敏度，能测出膜厚1Å左右的变化，测量范围从10Å到几微米。
此外，椭偏法为非接触测量，相对于SEM，TEM，台阶仪，对样品来说为无损检测。
椭偏法测试原理如上图所示：用一束光作为探针入射到均匀介质薄膜样品上，由于样品对入射光中平行于入射面的电场分量p和垂直于入射面的电场分量s有不同的反射系数和透射系数，因此从样品上发射的光，其偏振状态相对于入射光发生了变化。
通过观察光在反射前后偏振状态的改变，可以得到与样品的某些光学参数，如折射率和厚度。
三、实验内容及步骤1、将样品放置在样品台上，待测表面朝向固定板。
开启控制电脑，开启主机电源；2、打开测试软件，设置光源类型（氦氖激光），衬底类型（si衬底），入射角度（默认70°）；3、点击工具栏开始按钮，椭偏仪开始测量，约几分钟后测试结束，此时弹出一对对话框，点击对话框上的“快速”按钮，即显示测试结果；4、对样品进行周期判断。
当光源波长为632.8nm，入射角为70°时，SiO2薄膜的一个测试周期约为283nm，当膜厚大于此值，需采用双角度测量；5、双角度测量。
点击工具栏“设置”按钮，选择“双角度”测量模式，此时弹出对话框提示分别在70°和60°角度下测量。
先在70°入射角度下测量，然后调整光源座和接收器座在60°位置，再进行测量。
用椭偏法侧膜厚与折射率试验报告
用椭偏法侧膜厚与折射率实验报告实验者：郑立强所在班级：应科院电科07-1学号：**********指导教师：***完成实验日期：09.10.22摘要随着半导体和大规模集成电路工艺的飞速发展，薄膜技术的应用也越加广泛。
因此，精确地测量薄膜的厚度与其光学常熟就是一种重要的物理测量技术。
在此次实验中，我们将采用椭圆偏振法，椭圆偏振法广泛的应用在光学、材料、生物、医学等各个领域。
而对于在测量薄膜厚度的同时，也可以完成对折射率的测量。
关键词：椭圆偏振法薄膜AbstractWith the semiconductor and lager scale IC technology developed,The uses of film technology has became more and more widely.So measure the thickness and optical parameters of the film has became a important measurement.In this experiment,we will use the ellipsometry,Ellipsometry is widely used on optical,materials,biology,medical and so on.At the same time we both can measure the thickness also measure the refractive of the film.Key Words: Ellipsometry Film一. 实验原理椭圆偏振法是利用椭圆偏振光入射到样品表面，观察反射光的偏振状态的变化，进而得出样品表面的厚度和折射率。
激光器发出的激光束为单色自然光，经过起偏器P变成线偏振光，其振动方向由起偏器方位角决定，转动起偏器，可以改变线偏振光的振动方向，线偏振光经1/4波片后，由于双折射现象，寻常光和非寻常光产生π/2的相位差，两者振动方向相互垂直，变为椭圆偏振光，其长、短轴沿着1/4波片的快慢轴。
椭圆偏光法测量薄膜的厚度和折射率实验报告-张楚珩的仓库
图 4: 椭圆偏振光
图 5: 消光时偏振光的方向
6
张楚珩
南京大学物理学院
3.3
Ψ和∆的测量表达式
由图5可以看出，消光时Ψ与检偏器的方位角A的关系比较直观，由于消光时样品反射 的线偏光的振动方向与检偏器的光轴互相垂直，故 Ψ = |A| (17)
当A在第一象限（A > 0），则反射的线偏光振动方向位于第二、四象限，由图5(a)可知 (θp − θs )r = 180◦ (18)
另一方面，由多束光干涉原理来考察空气-薄膜-衬底作为一个整体的总反射系数， 以Rp 和Rs 分别表示这个系统对p波和s波的总反射系数。从图1可以看出，对p波，Rp 由Op , Ip , IIp , · · · 各级反射光叠加合成。设入射的p波振幅为1。在界面I处，光线由n1 → n2 的 ∗ ，透射率记为t∗ 。在界 反射率记为r1p ，透射率记为t1p ；光线由n2 → n1 的反射率记为r1 p 1p 面II处，光线反射率记为r2p 。p波各级反射光如下： Op 为直接反射光r1p −2iδ Ip 反射光为r2p t1p t∗ 1p e 2 t t∗ r ∗ e−4iδ IIp 为r2 p 1p 1p 1p 以此类推可以得到p波总反射系数
此式称为椭圆偏振方程。 椭圆偏振方程表明Ψ和∆是薄膜系统光学参数n1 ，n2 ，n3 ，ϕ，δ （其中包含d）和λ的 复杂函数。椭偏光法测量薄膜的厚度d和折射率n2 正是利用Ψ和∆来描述经系统反射后光偏 振状态的变化，在某些参数（如n1 ，n3 ，ϕ，λ）确定的情况下，通过实验测得Ψ和∆后， 来求取另一些参数（如n2 和δ (d)）。 然而联立以上方程来求解十分复杂，需要借助计算机来进行数据处理。一种方法是， 在编制好的专用程序中输入n1 ，n3 ，ϕ，λ，直接得到n2 和d，这种方法快捷而且精度高。 另一种方法是，在n1 ，n3 ，ϕ，λ确定后，有计算机编制大量的(Ψ, ∆) ∼ (n2 , δ (d))的数值 表，或绘制成图2所示意的(Ψ, ∆) ∼ (n2 , δ (d))关系曲线，曲线是由无数的等n线和等δ 线交 织而成，这样在实验测得(Ψ, ∆)后，可以从表中或者图中查出对应点的(n2 , δ (d))数值，再 算出d。
椭圆偏振光测量薄膜的厚度
椭圆偏振光测量薄膜的厚度朱鹏飞 20101111938摘要：椭圆偏振法测量薄膜的厚度和折射率实验，在我校是首次开设的近代物理实验。
本文介绍了用椭圆偏振仪测量薄膜厚度和折射率的原理和方法,设计了自制纳米铜薄膜和测定样品的厚度与折射率的实验方案，综合了纳米铜薄膜制备技术和薄膜厚度测量技术，分析和校对了椭圆偏振仪入射角对测量结果的准确度的影响，提出了减小系统误差的建议。
关键词：椭圆偏振仪; 薄膜; 厚度; 折射率1引言薄膜技术在各个高科技领域，发挥着越来越重要的作用。
在近代科学技术的许多部门中对各种薄膜的研究和应用日益广泛．对于薄膜，膜厚和折射率是重要的参数，在一定的程度上决定着薄膜的力学性能，电磁性能，光电性能以及光学性能。
因而准确地测量薄膜的厚度和折射率已变得非常迫切和重要。
在实际工作中虽然可以利用各种传统的方法测定（如布儒斯特角法测介质膜的折射率、干涉法测膜厚等）[1]，但椭圆偏振法具有独特的优点，它是一种较灵敏（可探测生长中的薄膜小于0.1nm的厚度变化）、精度较高（比一般的干涉法高一至二个数量级）、并且是非破坏性的测量方法,是一种先进的测量薄膜纳米级厚度的方法,它具有单原子层分辨率的快速非破坏性技术，能够在高真空，空气水气等各种环境下使用。
因而，目前椭圆偏振法测量已在光学、半导体、生物、医学等诸方面得到较为广泛的应用[2]。
虽然这个方法的原理几十年前就已被提出[3]，但由于计算过程太复杂，一般很难直接从测量值求得方程的解析解．直到广泛应用计算机以后，才使该方法具有了新的活力。
在太阳电池的制作工艺中,常需在发射区表面制作钝化膜和减反膜。
且太阳电池制作中其薄膜的厚度需严格控制。
因而薄膜厚度的测量在太阳电池工艺中也显得尤为重要。
由于采用椭圆偏振法测量高吸收衬底上的介电薄膜厚度,其测量精度比干涉法高一个数量级以上,是目前已有的厚度测量方法中最精确的方法之一。
[4]应用空心阴极离子镀膜技术, 制备纯铬薄膜样品。
椭偏光法测量薄膜的折射率和厚度
• 引言 • 椭偏光法的基本原理 • 椭偏光法测量薄膜的折射率 • 椭偏光法测量薄膜的厚度 • 实验结果与分析 • 结论与展望
01
引言
椭偏光法的简介
椭偏光法是一种光学测量技术，通过 测量光在薄膜表面反射后的偏振状态 变化，可以推导出薄膜的折射率、消 光系数和厚度等物理参数。
06
结论与展望
椭偏光法测量薄膜ห้องสมุดไป่ตู้优缺点
精度高
椭偏光法能够以高精度测量薄膜的折射 率和厚度，误差范围通常在纳米级别。
VS
非侵入性
椭偏光法不需要直接接触样品，不会对薄 膜造成损伤或污染。
椭偏光法测量薄膜的优缺点
• 适用范围广：椭偏光法适用于各种类型的薄膜材料，包括 光学薄膜、金属薄膜、半导体薄膜等。
电场矢量在垂直于传播方向的平面上 振动，其振幅和方向随时间变化，形 成椭圆轨迹。
椭偏光在传播过程中，其偏振状态会 受到周围介质的影响，如折射、反射 和散射等。
椭偏光的形成
当自然光通过特定波片时，波片内的 晶体对光波产生双折射效应，导致光 波的偏振状态发生变化，形成椭偏光。
薄膜对椭偏光的影响
01
反射和透射
如入射角、波长等实验参数的选择也会影响测量结果。
厚度测量的精度与误差分析
01
02
03
04
1. 选择稳定的光源和性 能良好的光学元件。
2. 对薄膜表面进行抛光 或清洁，减小表面粗糙 度。
3. 优化实验参数，如选 择合适的入射角和波长。
4. 进行多次测量并取平 均值，以减小随机误差 的影响。
05
实验结果与分析
当椭偏光照射到薄膜表面时，部分光波被反射，部分光波穿透薄膜并继
实验椭圆偏振法测量薄膜厚度和折射率
实验椭圆偏振法测量薄膜厚度和折射率椭圆偏振法是一种常用的非破坏性薄膜厚度和折射率测量方法，它可以通过对样品反射和透射光的偏振状态进行测量，来获得样品的光学特性参数。
下面我们将介绍实验椭圆偏振法的测量步骤和注意事项。
1. 实验原理当一束偏振光碰到被测薄膜表面时，反射的光和透射的光都会发生偏振，其偏振状态可以通过椭圆偏振仪来测量。
通过测量样品反射和透射光的偏振椭圆参数，可以计算出薄膜厚度和折射率等光学参数。
2. 实验步骤(1) 样品制备准备一片光学平整的样品，涂上一层薄膜。
需要保证样品表面光洁度良好，无明显缺陷和表面过度粗糙。
(2) 调整椭圆偏振仪首先需要进行仪器校准，保证椭圆偏振仪能够正常工作。
然后，将样品放置在椭圆偏振仪的样品台上，调整偏振仪的角度、波长等参数，使样品的反射和透射光能够被完全接收和测量。
(3) 测量反射光打开椭圆偏振仪的偏振片，使入射光为线偏振光，然后测量样品反射光的偏振椭圆参数。
一般需要测量三个不同角度和波长条件下的参数，以保证数据的准确性。
(5) 数据处理通过测量数据，可以得到样品的反射和透射光的偏振椭圆参数。
根据计算公式，可以计算出样品的折射率和厚度等光学参数。
需要注意的是，测量过程中需保持仪器稳定，以免数据误差。
3. 注意事项(1) 样品表面应该光洁度良好，无缺陷和过度粗糙。
(2) 测量前需要进行椭圆偏振仪的校准，保证仪器能够正常工作。
(4) 测量过程中需要保持仪器稳定，以免数据误差。
(5) 需要注意心理学处理的方法和如何保留数据以及整合数据，以便之后的进一步研究和分析。
总结：实验椭圆偏振法是一种非常实用的分析方法，能够快速准确地测量薄膜的厚度和折射率等光学参数。
在实验过程中需要注意样品表面光洁度、仪器稳定等因素，以保证数据的准确性。
此外，数据分析也是实验的重要部分，需要采用合适的处理方法和工具，以得出正确的结论和结论。
椭圆偏振法测量薄膜厚度实验的小结和心得（写写帮整理）
椭圆偏振法测量薄膜厚度实验的小结和心得（写写帮整理）第一篇：椭圆偏振法测量薄膜厚度实验的小结和心得（写写帮整理）椭圆偏振法测量薄膜厚度实验的小结和心得摘要：椭圆偏振测量是一种通过分析偏振光在待测薄膜样品表面反射前后偏振状态的改变来获得薄膜材料的光学性质和厚度的一种光学方法。
由于椭圆偏振测量术测量精度高，具有非破坏性和非扰动性，该方法被广泛应用于物理学、化学、材料学、摄影学，生物学以及生物工程等领域。
关键词：误差、改进、小结、实验感受引言：椭圆偏振法是根据测量其反射光的偏振来确定薄膜厚度及各种光学参数。
这种方法已成功应用于测量介质膜、金属膜、有机膜和半导体膜的厚度、折射率、消光系数和色散等。
本实验是采用消光型的椭圆偏振测厚仪，具有简单、精度高、慢等特点。
正文：1、实验目的和原理通过实验，了解椭偏法的基本原理，学会用椭偏法测量纳米级薄膜的厚度和折射率，以及金属的复折射率。
椭偏法测量的基本思路是，起偏器产生的线偏振光经取向一定的1／4 波片后成为特殊的椭圆偏振光，把它投射到待测样品表面时，只要起偏器取适当的透光方向，被待测样品表面反射出来的将是线偏振光。
根据偏振光在反射前后的偏振状态变化（包括振幅和相位的变化），便可以确定样品表面的许多光学特性。
2、实验的误差来源通过实验，我们发现本实验最大的误差是来源于对消光位置的判定。
实验中，由于仪器不能完全被消光，所以消光位置的确定就显得有些困难。
虽然经过多次调节光路，到最后确定位置的时候也不能确定完全消光，这会直接影响实验的精度，给实验带来较大误差。
除此之外，由于本实验中，各种状态的判定均靠人眼判断，例如：样品台是否水平、消光状态、起偏器和检偏器的位置读数等，使实验存在较多的人为误差，这些都是不可避免的。
3、实验的改进由上述的误差分析，我们可以知道实验的主要误差来源。
对于最主要的误差“消光位置的确定”,是由于靠人眼来判断消光位置的所致的。
因此，我们在实验中应该尽量避免更多的不确定因素，我们可以使光学量通过电学量来表示，即可以在仪器的末端安装一个光电接收电流表，通过电流表的读数可以直观地反映出仪器的消光状况，使得测量更加精确。
椭偏仪实验报告
定待测透明薄膜的折射率 n2 及其厚度 d 的数值。 由公式（7）和（13）我们得到：
tanei Erp / Ers exp i rp rs Eip / Eis exp i ip is
（15）
-5-
利用椭圆偏振仪测量薄膜厚度
实验人：
由（15）可以看到要测定 和 需要测量四个量，如果能让入射光为等幅椭偏光（即
节起偏器的透光方向 t 与 x 轴的夹角 P，可使入射等幅椭圆偏振光两分量的相位差
ip is 连续可调。
快轴（f）
x
由此可知，获得等幅椭圆偏振光时有：
Eip
2 2
E0ei
4 p
Eis
2 2
E0ei 3
4 p
（17）
Ef
p
E0
y Es
慢轴（s）
-6-
图3
利用椭圆偏振仪测量薄膜厚度
tan1 f
arg f
（14）
f , arg f 分别为函数 f 的模和幅角，对于某给定的薄膜-衬底光学体系，如果波长 和
入射角1 确定， G 便确定，即, 的值确定了。
这时，如果能从实验中测出 和 ，就能求出 n1, n2 , n3, d 中的两个未知量。本实验
中已知介质 1 和介质 3 对所使用的波长 的折射率 n1 和 n3 ，可以由 和 的测量值来确
量的反射系数之比 G 能把反射光与入射光的偏振状态联系起来，同时，G 又是一个与材 料的光学参量有关的函数。所以，通过观测光在反射前后偏振状态的变化可以测定反射 系数比，进而得到与样品的光学参量（如材料的复折射率、薄膜的厚度等）有关的信息 （起偏角 P 、检偏角 A ），从而得到材料的光学参量。
1.1 反射系数比
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椭圆偏振法测量薄膜厚度实验的小结和心得
摘要：椭圆偏振测量是一种通过分析偏振光在待测薄膜样品表面反射前后偏振状态的改变来获得薄膜材料的光学性质和厚度的一种光学方法。
由于椭圆偏振测量术测量精度高，具有非破坏性和非扰动性，该方法被广泛应用于物理学、化学、材料学、摄影学，生物学以及生物工程等领域。
关键词：误差、改进、小结、实验感受
引言：椭圆偏振法是根据测量其反射光的偏振来确定薄膜厚度及各种光学参数。
这种方法已成功应用于测量介质膜、金属膜、有机膜和半导体膜的厚度、折射率、消光系数和色散等。
本实验是采用消光型的椭圆偏振测厚仪，具有简单、精度高、慢等特点。
正文：
1、实验目的和原理
通过实验，了解椭偏法的基本原理，学会用椭偏法测量纳米级薄膜的厚度和折射率，以及金属的复折射率。
椭偏法测量的基本思路是，起偏器产生的线偏振光经取向一定的1／4 波片后成为特殊的椭圆偏振光，把它投射到待测样品表面时，只要起偏器取适当的透光方向，被待测样品表面反射出来的将是线偏振光。
根据偏振光在反射前后的偏振状态变化（包括振幅和相位的变化），便可以确定样品表面的许多光学特性。
2、实验的误差来源
通过实验，我们发现本实验最大的误差是来源于对消光位置的判定。
实验中，由于仪器不能完全被消光，所以消光位置的确定就显得有些困难。
虽然经过多次调节光路，到最后确定位置的时候也不能确定完全消光，这会直接影响实验的精度，给实验带来较大误差。
除此之外，由于本实验中，各种状态的判定均靠人眼判断，例如：样品台是否水平、消光状态、起偏器和检偏器的位置
读数等，使实验存在较多的人为误差，这些都是不可避免的。
3、实验的改进
由上述的误差分析，我们可以知道实验的主要误差来源。
对于最主要的误差“消光位置的确定”,是由于靠人眼来判断消光位置的所致的。
因此，我们在实验中应该尽量避免更多的不确定因素，我们可以使光学量通过电学量来表示，即可以在仪器的末端安装一个光电接收电流表，通过电流表的读数可以直观地反映出仪器的消光状况，使得测量更加精确。
虽然电流表的读数也是靠人眼来读取，但是通过这种方式会减少误差。
还有一些关于次要误差的减少，例如：我们在调节载物台水平时，可以用精度高一些的水平仪，以确保我们实验的条件更加好。
而且，我们应该尽量多地读取更多组数据，以便求平均值来减少误差。
4、实验小结
本实验是光学实验。
对于光学实验，最为重要的是光路的调节，光路的调节准确与否，直接影响了实验的精度。
因此，在实验前要准确调节光路，使起偏器和检偏器保持光线同轴。
学习本实验中简化问题的方法。
从实验原理看，本实验中，实际计算的量很多，而且需要求解很烦的超越方程。
但通过适当的变换以及光学仪器的运用可使问题简化。
如通过1/4波片之后，光变成等幅椭圆偏振光，使得
1/=E E is ip ，使得||||E E E E is ip
rs
rp tg --=ψ变为||E E rs rp tg -=ψ，计算可以大大简化。
通过调整仪器，使反射光成为线偏光，即0=-ββrs
rp 或（π），则)ββ
is ip --=∆（或）（ββπis
ip --=∆，可使问题简化。
5、近代物理实验课的感受
上完这个学期的近代物理实验课，我们大学阶段的物理实验课就结束了。
这个学期的实验课，和以往一样都是那么的生动有趣。
一方面是，这学期的物理实验课教学方法与上一个学期一样。
在做实验之前，老师不仅要求我们课前
要预习，还要求我们做实验之前要小组讨论，而且要讨论得激烈。
我很喜欢这种上课的模式，因为虽然实验前同学们都有预习，但仍然存在一些不明白的知识，在讨论的过程中，同学们可以通过对彼此的观点的思考与辨别，更加深入地了解与掌握本实验的原理和知识点，再结合实验中的动手过程，就让我们更加地认识到实验的原理。
另一方面，这个学期的物理实验课，让我们接触到一些放射性的物质，虽然有一点危险，不过更多的是有趣。
因为这些关于核的实验可以让我更加地了解放射性的性质，帮我揭开了关于核的神秘面纱。
在本学期的近代物理实验课上，我们做了关于近代物理的实验，让我受益菲浅。
其中很多知识在平时的学习中都是无法学习到的，其中很多实验都开阔了我们的视野，让我们获得了许多平时课堂上得不到的知识。
通过一个学期的物理实验，我觉得实验是物理学的基础，我们学到的许多理论都来源于实验，也学到了许多物理课上没有教到的理论。
很多实验都是需要花费许多心思去学习的，也是非常复杂的。
我们学习理科的同学，更加要重视实验课，因为理论与实践结合是最重要。
在每次试验之前，我们都要做预习报告，通过实验手册和自己参阅资料，得知本次实验的目的、原理、所需仪器、实验步骤、实验中的要求及注意事项等问题。
经过一个学期的实验课我们可以知道预习报告是非常重要的，只有在实验前认真做好预习，才能在实验课上更快、更好地完成实验，同时也能收获更多知识。
实验操作当然是物理实验的核心。
经过了一个学期的实验，我发现做实验有许多需要注意的地方，掌握了这些技巧才能讓实验结果变的更加准确和方便。
做实验的时候，一定要集中精神，例如在做盖革—米勒计数管的特性及放射性衰变的统计规律实验的时候，我们要集中精神地看着电压和计数率的变化情况，因为电压要控制在一定的范围，当我们稍不留神，电压就会超出观察的范围，从而造成仪器的损坏或者实验的失败，因此集中注意力是相当重要的。
其次，做实验时要有足够的耐心和定力。
就像做椭偏法测薄膜厚度这个实验一样，需要测多组数据，而且不一定测出来的每一组数据都能成功，还要在电脑上通过查表之后才能确定，这就需要足够的耐心和一定的动手能力。
最后，一定要知道实验的注意事项，什么是不能做的，就像做核实验时，我们就不能随
便去碰那些放射源，在拿取时必须要用镊子拿，不然会对人造成危险。
当然做完实验之后一定要还原好实验器材，不能做完了就拍拍屁股走人，这是一名大学生应有的素质。
总之在实验中需要注意的事情还有很多，这些事情让我们体会到，物理实验需要严谨的思维，需要认真思考，每一步都要严谨，不然就会产生不该产生的误差影响最终的数据结果，或导致实验失败。
实验完成之后自然是数据处理和实验报告。
实验数据是对实验定量分析的依据，是探索、验证物理规律的第一手资料。
在系统误差一定的情况下，实验数据处理得恰当与否，会直接影响偶然误差的大小。
所以对实验数据的处理是实验的重要内容之一。
这学期的近代物理实验的数据都是比较多和比较繁琐的，而且要求图文并茂，这更加要求我们处理数据的时候要细心。
还有需要一些软件帮助处理数据和画图，我们在输入数据的时候就要更加认真谨慎。
经过这一年的大学物理实验课的学习，让我收获多多。
想要做好物理实验容不得半点马虎，它培养了我们的耐心、信心和恒心。
当然，我也发现了自己存在很多不足的地方。
我的动手能力还不够强，理论知识还不够扎实，当有些实验需要比较强的动手能力的时侯我还不能从容应对，实验就是为了让你动手做，去探索一些你未知的或者是你尚不是深刻理解的东西。
现在，大学生的动手能力越来越被人们重视，大学物理实验正好为我们提供了这一平台让我们去锻炼自己的动手能力。
我的学习方式还有待改善，当面对一些复杂的实验时我还不能很快很好地完成。
伟大的科学家之所以伟大就是他们利用实验证明了他们的伟大。
唯有实验才是检验理论正确与否的唯一方法。
为了要使你的理论被人接受，你必须用事实来证明，让那些怀疑的人哑口无言。
虽然我们的大学物理实验只是对以前的实验的一种再现，但是对于一个普通的大学生来说，这些事情也并不是一件容易的事情。
我的数据处理能力还得提高，数据处理的是否得当将直接影响你的实验成功与否。
当实验得出一大堆复杂数据的时侯我的处理方式和能力还不足，有时候会算错结果，有时候会无从下手，有时候会绕远路用复杂的方式去处理数据。
经过这一年，我学会了一些处理数据的方法，相信这同样也能对我其它的课程的学习起到帮助作用。
结束语：
总之，大学物理实验课让我收获颇丰，也发现了自身的许多不足的地方。
我会将在实验中学习到的东西发挥到更多的地方去，也将在今后的学习和工作中不断提高、完善自我。
在今后的学习、工作中取得更大的收获，在将来毕业的时候能够成为一个对社会有更大贡献的人才。
参考文献：
[1] 吴先球熊予莹主编. 近代物理实验教程. 科学出版社
[2] 母国光、战无龄. 光学. 北京，人民教育出版社，1978
[3] 黄佐华，何振江，杨冠玲等. 多功能椭偏测厚仪. 光学技术
[4] 吴思诚. 近代物理实验[M]. 北京：人民教育出版社，1972.
[5] 莫党. 椭圆偏振法-----测量薄膜与研究表面的新方法. 电子科学技术。