76802 spektroskopia045

90

ponując zależnością spektralną e„ można wykorzystać ją do precyzyjnego wyznaczania grubości warstw.

Rysunek 51 przedstawia rezultaty obliczeń grubości warstw na podstawie zmienionej zależności £,. Widać pokrywanie się wyników eksperymentalnych z obliczonymi dla warstwy o grubości 23 nm. Widoczne jest, że spektroskopia elipsometryczna pozwala z dużą precyzją wyznaczyć grubość warstwy.

Metoda elipsometryczna jest bardzo użyteczna w badaniach materiałów porowatych, np. krzemu porowatego, kontroli in situ procesów otrzymywania cienkich warstw i struktur wielowarstwowych, procesów utleniania i metalizacji [20].

Specjalną odmianą elipsometrii jest spektroskopia anizotropii odbicia (RAS — reflectance anisotropy spectroscopy). Jest to elipsometria dla przypadku, kiedy kąt $ jest bliski zeru (normalne padanie). Dlatego używa się także nazwy elipsometria normalnego (prostopadłego) padania. Niezbyt poprawną, chociaż także stosowaną, jest nazwa spektroskopia różnicowego odbicia (RDS — reflectance difference spectroscopy). Metoda ta jest stosowana przede wszystkim do badania powierzchni półprzewodników, szczególnie procesów rekonstrukcji powierzchni. Ma ona również swoje zastosowanie do kontrolowania wzrostu struktur półprzewodnikowych w układach MOCVD [20].

10. SPEKTROSKOPIA ROZPRASZANIA RAMANA

Większość światła dostającego się z zewnątrz do materiału jest absorbowana lub przepuszczana. Jednak pewna niewielka część podlega rozpraszaniu wewnątrz tego materiału. Rozpraszanie może następować na statycznych bądź dynamicznych defektach ośrodka. Przez defekty dynamiczne rozumiemy głównie drgania sieci. Możemy też rozważać rozpraszanie na fluktuacjach ładunku lub gęstości spinu. Nieelastyczne rozpraszanie światła na fali dźwiękowej rozchodzącej się w ciele stałym, czyli fononach akustycznych, nazywamy rozpraszaniem Brillouina. Nieelastyczne rozpraszanie światła na optycznych drganiach sieci — fononach optycznych — nosi nazwę rozpraszania Ramana. Ten ostatni efekt stał się podstawą niezwykle ważnej, obecnie już standardowej, techniki badawczej — spektroskopii ramanowskiej.

W procesie rozpraszania światła foton scharakteryzowany przez częstotliwość co, wektor falowy q i polaryzację e, w wyniku oddziaływania z fononem o częstości Q i wektorze falowym K, zmienia kierunek ruchu, odchylając się o kąt 6 oraz częstotliwość co', wektor q' i stopień polaryzacji e' (rys. 52).

Rys. 52. Rozpraszanie niesprężyste fotonu o wektorze falowym q. Foton rozproszony ma wektor falowy q'. W procesie uczestniczy fonon o wektorze falowym K