[광학]엘립소미터 결과보고서

목차

실험제목
- 엘립소미터

실험목적
- 엘립소미터(ellipsometer)를 이용하여 여러 가지 시료의 굴절률 및 두께 등을 측정하고 ellipsometer의 원리 및 사용방법에 대해 익힌다.

1. 실험 요약

2. 결과

3. 실험 고찰


참고문헌

본문내용

3. 실험 고찰

굴절률은 일반적으로 복소수가 되고 같은 매질에 대해서도 입사한 전자기파의 파장에 따라 다르다. 따라서 엄격하게 말하자면 ‘복소굴절함수’가 더 정확한 표현이다. 즉,

로 표현되는데 n은 복소굴절률의 실수부이고 k는 허수부이다. 평상시 유리나 물 등에 대해 무심코 사용하던 굴절률이란 용어는 이들 매질이 사용하는 파장의 빛에 대해 투명하므로 굴절률은 단순히 n 즉, 실수값이 되어 혼돈없이 사용할 수 있었다. 그리고 복소굴절률의 허수부 k는 소광계수라고 부르기도 하는데 매질이 해당 전자기파를 흡수하는 경우, 즉 빛이 흡수되는 정도를 나타낸다.
본 실험에서 사용한 시료는 유리와 실리콘으로 다른 정밀한 실험에서 측정된 실험값으로 광원으로 He/Ne laser( = 632.8 nm)를 사용하고 입사각이 70도로 측정된 결과 다음표 참조 http://ece-www.colorado.edu/~bart/book/ellipstb.htm
와 같다.

유리의 경우 측정 결과 복소굴절률이 1.6+i0.086이 나왔는데 유리는 투명한 매질로 복소굴절률의 허수부분이 위 표에서처럼 0이 나와야 된다.(실제로 mathematica를 통해 각을 변화시키면서 대입하면 k값이 0이 나오는 각이 있다.) 이는 측정에서 유리 표면에 이물질을 등으로 인해 복소굴절률의 허수부분이 생겼다고 생각할 수 있으나 본 실험에서 오차원인으로 크게 작용한 각도 측정이라는 문제점을 생각할 때 이의 확인은 더 실험을 해야 된다.
흡수계수와 소광계수 사이에는 다음과 같은 관계가 있다.

따라서 소광계수(k)는 바로 흡수계수()에 비례함을 알 수 있다. 즉, 복소굴절률의 허수부(k)는 물질이 해당 파장의 빛을 흡수하는 정도를 나타낸다. 식에서는 흡수하는 물질 속에서 빛의 투과 깊이는 무한대인데 편의상 빛의 세기가 로 떨어지는 깊이를 광투과 깊이(optical penetration depth:OPD)로 정의한다.

참고자료

· - 엘립소미트리 / 안일신 저 / 한양대학교 출판부
· - http://ellipsometry.co.kr