OPTİK MALZEMELER ARAŞTIRMA GRUBU SPEKTROSKOPİK ELİPSOMETRE Birhan UĞUZ 1 0 8 1 0 8 1 0
İçerik Elipsometre Nedir? Işığın Kutuplanması Işığın Maddeyle Doğrusal Etkileşmesi Elipsometre Bileşenleri Ortalama Karesel Hata (MSE) Elipsometrede Ölçüm Almak Veri Analizi
Elipsometre Nedir? Elipsometre, ışığın bir malzemeden kırılması ve yansıması sırasında kutuplanmasında oluşan değişikliği ölçer. İnce film kalınlığı Yüzey haritası Homojensizlik Oranı Yüzey düzgünsüzlüğü Ara Yüzey Düzgünsüzlüğü Optik Sabitler Alaşım yüzdesi Optiksel Anizotropi Ölçümü Kristallenme Ölçümü J. A. Woollam Co., Inc. A Short Course in Ellipsometry, Chapter 2
Işığın Kutuplanması Doğrusal Kutuplu Işık Dairesel Kutuplu Işık Eliptik Kutuplu Işık J. A. Woollam Co., Inc., Tutorial, www.jawoollam.com/tutorial_2.html
Işığın Maddeyle Doğrusal Etkileşmesi Optik Sabitler Kompleks kırılma indisi; Dielektrik fonksiyonu; Soğurma katsayısı; J. A. Woollam Co., Inc., A Short Course in Ellipsometry, Chapter 2
Işığın Maddeyle Doğrusal Etkileşmesi Snell yasasına göre ışığın yüzey üzerinden yansıması ve kırılması. Yüzeye gelen ışığın nihai yansıması. J. A. Woollam Co., Inc., A Short Course in Ellipsometry, Chapter 2
Işığın Maddeyle Doğrusal Etkileşmesi Snell yasasına göre ışığın yüzey üzerinden yansıması ve kırılması. J. A. Woollam Co., Inc., A Short Course in Ellipsometry, Chapter 2
Kutuplanmanın Analizi Matematiksel olarak, kutuplanmadaki değişim ρ ile gösterilir. tan e i r r p s r p Fresnel Yansıma Katsayıları N N 1 1 cos cos 0 0 N N 0 0 cos cos 1 1 Ψ : Genlik Δ : Faz Bileşeni Elipsometrede kullandığımız arıtma işlemini işte bu Ψ ve Δ değerlerine göre yaparız. r s N N 0 0 cos cos Φ 0 ; gelme açısı 0 0 N N 1 1 cos cos Φ 1 ; kırılma açısı 1 1 J. A. Woollam Co., Inc., A Short Course in Ellipsometry, Chapter 2
Elipsometre Bileşenleri Işık Kaynağı Dedektör Doğrusal Kutuplayıcı Analizleyici Kompansatör Φ 0 Örnek J. A. Woollam Co., Inc., A Short Course in Ellipsometry, Chapter 2
Analizleyici ve Dedektör J. A. Woollam Co., Inc., A Short Course in Ellipsometry, Chapter 2
Dedektörden Veri Analizi Jones Matrisleriyle; Ψ : Genlik Δ : Faz Bileşeni J. A. Woollam Co., Inc., A Short Course in Ellipsometry, Chapter 2
Ortalama Karesel Hata (MSE) i : Tek dalga boyunu ve gelme açısını ifade eder, σ : Standart sapma N: Ψ ve Δ nın toplam sayısını, M: Arıtılan parametre sayısı exp ve mod: Deneysel ve teorik verileri simgeler. MSE 1 2N M i N 1 mod i exp, i exp i 2 mod i exp i exp i 2 1 2N M 2 J. A. Woollam Co., Inc., A Short Course in Ellipsometry, Chapter 2
Elipsometrede Ölçüm Almak Değişken açılı spektroskopik elipsometre ile analiz yaparken değiştirebileceğimiz bir çok parametre vardır. Analiz yönteminin belirlenmesi Geliş açısının belirlenmesi Spektral aralık seçimi Model belirlemek J. A. Woollam Co., Inc., The Model Window, Chapter 7
Elipsometrede Ölçüm Almak Analiz Yönteminin Belirlenmesi Örneğin üst tabakasından yansıyan ışığın elipsometrik analizi Alttaşın arka yüzeyinden yansıyan ışığın elipsometrik analizi Örnekten geçen ışığın şiddet analizi Örnekten yansıyan ışığın şiddet analizi J. A. Woollam Co., Inc., The Experimental Data Window, Chapter 6
Elipsometrede Ölçüm Almak Geliş Açısının Belirlenmesi n1 n2 http://en.wikipedia.org/wiki/brewster%27s_angle
Elipsometrede Ölçüm Almak Model Belirlemek Cauchy Genel Katmanlar Katmanı Standart Katmanlar Alaşım Katmanları Sıcaklığa Bağlı Sıcaklığa Bağlı Alaşım Katmanları Fonksiyon Tabanlı Katmanlar Cauchy Katmanı Lorentz Osilatör Katmanı Kullanıcı Tanımlı Dispersiyon Model Katmanı Parametrik Yarıiletken Katmanı Kompozit Katmanlar Efektif Ortam Yaklaşım Katmanı Kademeli Katmanlar J. A. Woollam Co., Inc., The Global Fit, Individual Chapter 6 Anizotropik Katmanlar Standart Anizotropik Katmanlar Anizotropik Cauchy Katmanı Özel Katmanlar Kramers-Kronig Katmanı Delay Katmanı Sanal Arayüz Katmanı Yüzey Düzgünsüzlüğü Katmanı
Elipsometrede Ölçüm Almak Model Belirlemek Cauchy Katmanı J. A. Woollam Co., Inc., The Global Fit, Individual Chapter 6
Elipsometrede Ölçüm Almak Spektral Aralık Seçimi J. A. Woollam Co., Inc., The Model Window, Chapter 7
Elipsometrede Ölçüm Almak Spektral Aralık Seçimi J. A. Woollam Co., Inc., The Model Window, Chapter 7
Elipsometrede Ölçüm Almak Spektral Aralık Seçimi J. A. Woollam Co., Inc., The Model Window, Chapter 7
Veri Analizi J. A. Woollam Co., Inc., A Short Course in Ellipsometry, Chapter 2
Veri Analizi J. A. Woollam Co., Inc., A Short Course in Ellipsometry, Chapter 2
Veri Analizi J. A. Woollam Co., Inc., A Short Course in Ellipsometry, Chapter 2
Veri Analizi J. A. Woollam Co., Inc., A Short Course in Ellipsometry, Chapter 2
Veri Analizi J. A. Woollam Co., Inc., A Short Course in Ellipsometry, Chapter 2
Veri Analizi J. A. Woollam Co., Inc., A Short Course in Ellipsometry, Chapter 2
Uygulamalar İnce film kalınlığı Yüzey haritası Homojensizlik Oranı Psi (Ψ) Delta (Δ) Yüzey düzgünsüzlüğü Ara Yüzey Düzgünsüzlüğü Optik Sabitler Alaşım yüzdesi Optiksel Anizotropi Ölçümü Kristallenme Ölçümü J. A. Woollam Co., Inc., A Short Course in Ellipsometry, Chapter 2
Kalınlığın Ölçülmesi GaSe
Kalınlığın Ölçülmesi J. A. Woollam Co., Inc., A Short Course in Ellipsometry, Chapter 2
Yüzey Haritasının Belirlenmesi J. A. Woollam Co., Inc., VMAN Manual
Yüzey Haritasının Belirlenmesi GaSe Defaults(nm,Thick-nm) ModelDelete ExpRange(WvlStart=750, WvlEnd=1000) ModelOpen(gase.mod) FitParms(Thick.1[40 50], An.1[2 2.5], Bn.1[0.1 0.2], Cn.1[-0.01 0]) FitNormal FitGet(layer1=Thick.1, MSE, An.1, Bn.1, Cn.1) J. A. Woollam Co., Inc., VMAN Manual
Yüzey Haritasının Belirlenmesi layer1 GaSe Mean = 48.117 Min = 47.350 Max = 49.037 Std Dev = 0.48469 Uniformity = 1.0073 % 49.04 48.76 48.47 48.19 47.91 47.63 47.35 layer1 Mean = 48.117 Min = 47.350 Max = 49.037 Std Dev = 0.48469 Uniformity = 1.0073 % 49.04 48.76 48.47 48.19 47.91 47.63 47.35
Ara Yüzey Düzgünsüzlüğü J. A. Woollam Co., Inc., Easy-to-Use Analysis Software for EASE
Yüzey Düzgünsüzlüğü J. A. Woollam Co., Inc., Easy-to-Use Analysis Software for EASE
Kademeli Katmanlar J. A. Woollam Co., Inc., Graded Layer, Individual, Chapter 6
Pürüzlü Alttaş ve Düzensiz İnce Film J. A. Woollam Co., Inc., Easy-to-Use Analysis Software for EASE
Optik Sabitlerin Belirlenmesi J. A. Woollam Co., Inc., Point-by-Point, Individual, Chapter 9
Optik Sabitlerin Belirlenmesi J. A. Woollam Co., Inc., Point-by-Point, Individual, Chapter 9
Optik Sabitlerin Belirlenmesi J. A. Woollam Co., Inc., Point-by-Point, Individual, Chapter 9
Alaşım Yüzdesi J. A. Woollam Co., Inc., Application Note, Semiconductor Devices
Optiksel Anizotropi Ölçümü J. A. Woollam Co., Inc., Anisotropy, Individual Chapter 16
Optiksel Anizotropi Ölçümü Tek Eksenli(Uniaxial) : Çift Eksenli (Biaxial) : J. A. Woollam Co., Inc., Anisotropy, Individual Chapter 16
Kristallenme www.angstromadvanced.com/resource/documents/mpi_ellipsometer1.pdf
Kristallenme Silikon D. Levi, B. Nelson, and J. Perkins, NREL/CP-520-33571, (2003)
Anlık Kristallenme Ölçümü Ge2 Sb2 Te5 Hun Seo, Tae-Hee Jeong, Jeong-Woo Park, Cheong Yeon, Jpn. J. Appl. Phys. 39, 745 (2000)
Isıl Tablalar -160º C ile 600º C arasında J. A. Woollam Co., Inc., Application Note, Heat Cell Applications
Uygulama Alanları Görüntüleme Cihazları: LCD, PDP, OLED teknolojisi, esnek elektronik cihazlar Optik Kaplama: Güneş panelleri ve aynalarda. Yarı İletkenler: Dielektrik, silikon, metal, foto direnç, polimerler ve nano malzemeler. Biyoloji ve Kimya Mühendisliğinde: Sıvı malzemeler ve ara yüzeyler, organik malzemeler ve biyomedikal cihazlar. Anlık Ölçümler: Kalınlığın değişimi, büyüme oranı ve kristallenme derecesi.
Teşekkürler. Birhan UĞUZ birhanuguz@gmail.com