实测椭偏
实测椭偏(Measured Ellipsometry) 窗口把光谱椭偏仪测得的 Ψ 与 Δ 引入设计。Import(导入) 从仪器文件读取这一对曲线并存入设计;Export(导出) 则把你导入的曲线,或设计自身计算出的 Ψ/Δ,写入 CSV。
椭偏曲线与实测光谱中的光度曲线分开存放,理由很实在:它们没有百分比刻度,没有偏振可选,离开入射角就毫无意义,而且其 Δ 带有因仪器而异的符号约定。在此导入的 Ψ/Δ 曲线对,正是 n,k 表征用来求出薄膜光学常数的输入。
本窗口接受何种测量
Section titled “本窗口接受何种测量”各向同性样品上的反射式椭偏测量。 这里的 Ψ 与 Δ 由反射幅值比定义:
ρ = r_p / r_s = tan(Ψ) · exp(i Δ)这与椭偏仪计算设计自身曲线所用的定义相同。因此,只要测量是一对以角度为单位、随波长变化、在给定角度下反射测得的 Ψ 与 Δ,就可以导入并拟合。
以下几类不在此范围内,都不会被读取:
| 不支持 | 应当如何处理 |
|---|---|
| 透射式椭偏。 模型是反射的那一对量;透过样品测得的是另一个量。 | 对同一样品改用反射方式测量。 |
| 广义椭偏或 Mueller 矩阵椭偏,以及任何各向异性或退偏样品。 | 本软件不涉及。薄膜按各向同性处理。 |
| Is、Ic 与 Ic′,相位调制式椭偏仪的原生量。 | 在仪器自带软件中导出为 Ψ 与 Δ。 |
tan Ψ 与 cos Δ 而非角度。某些导出会把它们写在标着 PSI 与 DELTA 的标题之下。 |
导入前先换算为角度。窗口会识别出这样的 Δ 列并给出提示,而不会拿它去拟合。 |
| 单一波长下的角度扫描。 | 这里的曲线是波长的函数。请用椭偏仪的角度模式与设计对比。 |
哪些仪器的导出文件已完整读取通过、哪些没有,见椭偏文件。
点击 Open file…(打开文件) 并选择文件。导入器读取哪些内容,见上面链接的格式页面。
请在添加曲线前设置好这些。它们随每条曲线一同保存,之后也可在曲线自己的卡片上修改。
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入射角。 仪器测量时所用的角度,也是一对 Ψ/Δ 离开它就无法解读的唯一设置。在正入射下 p 与 s 之间不再有可测的区别,因此任何薄膜都给出 Ψ = 45°、Δ = 180°,这一对量对膜层一无所述。以 0° 到达的曲线会被拟合拒绝。
窗口以 70° 起始,这是多数定角仪器所处的角度,接近硅的主角。若文件写明了角度,则按文件读取;许多文件并未写明,请自行核对。
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Δ 约定。 提供两种:
设置 含义 Azzam–Bashara 测量文件所携带的约定。这是默认值,除非另有把握,请保持不变。 360° − Δ 符号相反的 Δ,用于按另一种时间约定写出的数据。Ψ 在两种约定下相同。 椭偏仪中对计算曲线也有同一项选择,两者必须一致,否则对比毫无意义。若导入的 Δ 看上去像设计曲线的镜像,首先应改的就是这一项。
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入射面。 光束进入样品的哪一面。
面板会显示解析结果,并允许你在添加之前改正:波长单位、取哪一列、该列是 Ψ 还是 Δ,以及曲线名称。旁边的预览会绘出你正在配置的那一列;点击设计中的某条曲线后,预览随之切换到该曲线。
Ψ 与 Δ 由数值区分,而非由列序区分。 Ψ 是幅值比的反正切,不可能超出 0 到 90 度,而 Δ 走完整整一圈。因此超过 90 度或小于零的那一列必为 Δ,不可能是 Ψ。若由此仍无法判定,则沿用文件中的顺序,一次点击即可对调。文件中已命名为 Psi 或 Delta 的列按其名称采信。
Add this column(添加此列) 添加你刚配置的那一列。Add all typed columns(添加全部已定量的列) 添加每一列有量的曲线,两列的 Ψ/Δ 文件正合适。
设计中已有的曲线
Section titled “设计中已有的曲线”曲线按角度与入射面分组,因为一次拟合需要同一次测量的两半。缺少配对的一组会明确指出,而不是混在一张平铺列表里看上去可用。每张卡片都带有该曲线的颜色、名称、量、角度、面、Δ 约定与点数,且都可继续修改。
始终不超出 −1 到 1 的 Δ 列会被标出。至少有一家仪器在写着 PSI 与 DELTA 的标题下给出的是 tan Ψ 与 cos Δ;若按角度解读,这些数值合法而错误不可见,因此窗口会明确指出,而不是让拟合在其上运行。请先把这样的文件换算为角度再导入。
Measured(实测) 写出设计中已有的曲线,每条曲线各有一个复选框。
Calculated from the design(由设计计算) 在你选定的波长范围、步长与角度下,写出设计自身的 Ψ 与 Δ。可用来把目标交给仪器自带软件,或生成一份参考文件。Δ 按导入标签页中所选的约定写出,按钮下方会注明。
两种导出的 X 轴都可以是纳米、微米,或以 eV 表示的光子能量。
值得做一次的往返检验
Section titled “值得做一次的往返检验”把设计计算出的 Ψ/Δ 导出,再直接导入回来,是确认两侧约定是否一致的最快办法。在 n,k 表征中拟合它,应当得回你出发时的那层膜,残差接近于零。一层 500 nm 的 TiO₂ 经此往返回来是 499.9 nm,Ψ 残差 0.008°、Δ 残差 0.05°。若你自己的往返闭合不上,首先要核对的就是 Δ 约定与入射角。