Ellipsometry를 이용한 편광 측정 실험
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[레이저및광통신실험A+]Ellipsometry+fiber coupled 편광 측정
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2023.07.11
문서 내 토픽
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1. EllipsometryEllipsometry는 선형 편광된 빛이 시편에서 반사될 때 편광 상태가 타원 편광 형태로 변하는 현상을 이용하여 시편의 광특성과 구조를 측정하는 기술이다. 편광기를 통해 45도의 선형 편광 빛을 생성하고, 이 빛에는 s-파와 p-파가 동시에 존재한다. 시편으로부터의 반사광을 분석하여 물질의 광학적 특성을 정량적으로 측정할 수 있다.
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2. Brewster 각Brewster 각은 특정 입사각에서 p-파에 대한 반사율이 0이 되는 현상과 관련된 각도이다. 본 실험에서는 입사각을 70도로 설정하여 Brewster 각의 특성을 활용한다. 이 각도에서 p-편광 성분이 완전히 투과되고 반사되지 않는 특성을 이용하여 편광 상태 변화를 측정한다.
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3. 편광 상태 측정Fiber coupled 편광 측정은 광섬유를 통해 편광된 빛을 전달하고 측정하는 방식이다. 편광기 1을 입사면에 대해 45도로 설정하여 선형 편광 빛을 생성하고, 시편에서의 반사를 통해 편광 상태 변화를 관찰한다. 이를 통해 시편의 광학적 특성을 정밀하게 분석할 수 있다.
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4. Ellipsometer 구조Ellipsometer는 광원, 편광기, 시편, 검광기 등으로 구성된 광학 측정 장치이다. 광원에서 나온 빛이 45도 편광기를 통과하여 선형 편광 상태가 되고, 70도 입사각으로 시편에 입사된다. 반사된 빛의 편광 상태 변화를 측정하여 시편의 구조와 광특성을 파악한다.
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1. EllipsometryEllipsometry is a powerful optical technique for characterizing thin films and material surfaces with exceptional precision. Its non-destructive nature and ability to measure refractive index and thickness simultaneously make it invaluable in semiconductor manufacturing, coating development, and materials science. The technique's sensitivity to nanometer-scale variations and its applicability across a wide spectral range from ultraviolet to infrared wavelengths demonstrate its versatility. However, the interpretation of ellipsometric data requires sophisticated mathematical models and careful calibration, which can be challenging for complex multilayer systems. Despite these complexities, ellipsometry remains an essential tool in modern materials characterization, offering real-time monitoring capabilities that are difficult to achieve with alternative methods.
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2. Brewster 각Brewster's angle represents a fundamental concept in optics where reflected light becomes completely polarized. This phenomenon occurs when incident and refracted rays are perpendicular to each other, resulting in zero reflection of p-polarized light. The practical significance of Brewster's angle extends beyond theoretical physics to applications in polarizing optical systems and anti-reflection coatings. Understanding Brewster's angle is crucial for designing optical instruments and improving light transmission efficiency. The angle's dependence on the refractive index of materials makes it a useful diagnostic tool for material characterization. Its elegant simplicity combined with profound physical implications makes Brewster's angle a cornerstone concept in understanding light-matter interactions and polarization phenomena.
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3. 편광 상태 측정Polarization state measurement is essential for understanding and controlling light properties in modern optical systems. Accurate determination of polarization states—whether linear, circular, or elliptical—enables precise characterization of optical materials and devices. The Stokes parameters and Mueller matrices provide comprehensive mathematical frameworks for describing and analyzing polarization states quantitatively. Polarization measurement techniques find applications in quality control, material analysis, and optical system optimization. The challenge lies in achieving high accuracy across different wavelengths and intensity ranges while maintaining measurement stability. Advanced polarimetry techniques continue to evolve, offering improved sensitivity and broader applicability. Mastering polarization state measurement is fundamental for researchers and engineers working in photonics, materials science, and optical engineering disciplines.
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4. Ellipsometer 구조The ellipsometer's structural design is carefully engineered to achieve precise polarization analysis and measurement accuracy. Typical configurations include a light source, polarizer, compensator, sample stage, analyzer, and detector arranged in a specific optical path. The choice between rotating analyzer, rotating compensator, or phase-modulated configurations affects measurement speed and accuracy. Modern ellipsometers incorporate sophisticated optical components and automated systems for enhanced performance and user convenience. The structural flexibility allows adaptation to various measurement geometries, including variable angle and spectroscopic ellipsometry. Proper alignment and calibration of optical components are critical for reliable results. The evolution of ellipsometer design reflects advances in optical engineering and computational capabilities, enabling more accurate and faster measurements for increasingly complex material systems and applications.
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[반도체공정실험]Cleaning & Oxidation, Photolithography, Dry Etching, Metal Deposition 10페이지
Cleaning & Oxidation1. 실험 목적먼저 Wafer Cleaning Process를 통해 Native Oxide와 Wafer 표면의 유기물, 이온, 금속 물질 등등의 이물질들을 제거한 뒤 Oxidation Temperature를 1000CENTIGRADE 로 고정하고 Time을 조정하면서 실험변수가 Oxide 두께에 어떤 영향을 미치는지 알아보는 실험이다. 이때 Ellipsometry를 이용하는데 투명한 박막과 기판의 경계면에 반사하는 빛의 반사율과 편광각을 측정함으로서, 박막의 굴절율과 두께를 동시에 구할 수 있다....2022.09.17· 10페이지 -
[박막공학실험]이온스퍼터링과 탄소코팅 9페이지
이온스퍼터링과 탄소코팅1. 실험 목적가. 실리퍼 웨이퍼 기판 위에 진공증착법을 이용한 탄소코팅과 이온 스퍼트링법을 이용한 금코팅을 성막함에 있어 진공증착과 이온스퍼터링의 원리에 대해 알아보고, 횟수와 시간 변수에 따른 박막의 형태와 두께와의 상관관계를 알아봄에 있다.2. 실험 이론 및 원리가. 박막박막이란 진공증착이나 형상화 등을 이용하여 절연화 된 유리, 세라믹 또는 반도체 등의 기판 위에 형성된 매우 얇은 (0.1㎚~10㎛)피막 또는 피막을 만드는 기술. 기판위에 수 ㎛이하 두께로 자체적으로 독립적인 기능을 가지고 있는 층. 근...2023.03.07· 9페이지 -
[물리학과][진공 및 박막실험]Ellipsometer를 이용한 박막의 두께 측정 결과 보고서 3페이지
Ellipsometer를 이용한 박막의 두께 측정1. 실험 목적Ellipsometer를 이용하여 박막의 두께 측정를 측정한다.레이저의 반사를 통해서 박막의 두께를 알아본다.2. 실험결과A1 : 32.8°P1 : 358.5°A2 : 149.1°P2 : 86.2°A2 ? A1 = 116.3°P1 + P2 = 444.7°444.7° - 360° = 84.7°Ψ = (180-116.3)/2 =31.85°△ = 360° ? 84.7° = 275.3°3. 결론Ellipsometer를 이용하여 박막의 두께 측정를 측정할 수 있었다. 또한 레이저...2020.09.23· 3페이지 -
재료공학실험-재료의 산화 및 박막성장 9페이지
재료공학실험1재료의 산화 및 박막 성장-예비REPORT실험목표- 실리콘 집적 회로 제작에서 가장 기본적이며 자주 사용되는 열 산화막을 형성하는 방법을 알아본다.- 열 산화막의 성장기구, 성장에 영향을 주는 인자들, 산화막의 응용 등을 익힌 다.- Silicon의 Thermal oxidation의 원리를 이해하고 실제 실험을 통해 oxide를 성장시켜 그 두께를 측정, 비교 하여 wet oxidation과 dry oxidation의 차이점을 알아본다.실험이론< 실리콘 산화막의 용도 및 성장방법 >(1)실리콘 산화막의 용도실리콘 산화막...2013.03.08· 9페이지 -
반도체공정실험 예비보고서(Wafer Cleaning & Oxidation) 4페이지
반도체공정실험 3조1. Typical cleaning procedure(습식 세정 공정)1.1. RCA 세정오늘날까지 광범위하게 사용되는 실리콘 웨이퍼 세정방법에는 RCA 세정법이 있으며 세정 대상이 되는 오염물의 종류에 따라 SPM(sulfuric acid peroxide mixture)과 DHF(dilute HF)를 선택적으로 조합하여 사용한다. RCA 세정공정엔 암모니아인 염기성을 주로 사용하는 SC-1과 염산인 산성용액을 사용하는 SC-2 세정방법으로 나눌 수 있다. RCA 세정 공정 중 SC-1(Standard Clean-...2014.09.23· 4페이지
