美國(guó)filmetrics薄膜測(cè)厚儀在近代科學(xué)技術(shù)的許多部門(mén)中對(duì)各種薄膜的研究和應(yīng)用日益廣泛．因此，更加和迅速地測(cè)定一給定薄膜的光學(xué)參數(shù)已變得更加迫切和重要．在實(shí)際工作中雖然可以利用各種傳統(tǒng)的方法測(cè)定光學(xué)參數(shù)（如布儒斯特角法測(cè)介質(zhì)膜的折射率、干涉法測(cè)膜厚等），但橢圓偏振法（簡(jiǎn)稱橢偏法）具有*的優(yōu)點(diǎn)，是一種較靈敏（可探測(cè)生長(zhǎng)中的薄膜小于0.1nm的厚度變化）、精度較高（比一般的干涉法高一至二個(gè)數(shù)量級(jí)）、并且是非破壞性測(cè)量．是一種優(yōu)良的測(cè)量薄膜納米級(jí)厚度的方法．它能同時(shí)測(cè)定膜的厚度和折射率（以及吸收系數(shù)）．因而，目前橢圓偏振法測(cè)量已在光學(xué)、半導(dǎo)體、生物、醫(yī)學(xué)等諸方面得到較為廣泛的應(yīng)用．這個(gè)方法的原理幾十年前就已被提出，但由于計(jì)算過(guò)程太復(fù)雜，一般很難直接從測(cè)量值求得方程的解析解．直到廣泛應(yīng)用計(jì)算機(jī)以后，才使該方法具有了新的活力．目前，該方法的應(yīng)用仍處在不斷的發(fā)展中．
美國(guó)filmetrics薄膜測(cè)厚儀計(jì)算實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
(1)了解美國(guó)filmetrics薄膜測(cè)厚儀計(jì)算的基本原理；
(2）初步掌握美國(guó)filmetrics薄膜測(cè)厚儀的使用方法，并對(duì)薄膜厚度和折射率進(jìn)行測(cè)量．
實(shí)驗(yàn)原理：
橢偏法測(cè)量的基本思路是，起偏器產(chǎn)生的線偏振光經(jīng)取向一定的１/４波片后成為特殊的橢圓偏振光，把它投射到待測(cè)樣品表面時(shí)，只要起偏器取適當(dāng)?shù)耐腹夥较颍淮郎y(cè)樣品表面反射出來(lái)的將是線偏振光．根據(jù)偏振光在反射前后的偏振狀態(tài)變化，包括振幅和相位的變化，便可以確定樣品表面的許多光學(xué)特性．
橢偏方程與薄膜折射率和厚度的測(cè)量
光波的電矢量可以分解成在入射面內(nèi)振動(dòng)的P分量和垂直于入射面振動(dòng)的s分量．若用Eip和Eis分別代表入射光的p和s分量，用Erp及Ers分別代表各束反射光K0，K1，K2，…中電矢量的p分量之和及s分量之和，
公式中，r1p或r1s和r2p或r2s分別為p或s分量在界面1和界面2上一次反射的反射系數(shù)．2δ為任意相鄰兩束反射光之間的位相差．根據(jù)電磁場(chǎng)的麥克斯韋方程和邊界條件，可以證明
r1p=tan(φ1-φ2)/ tan(φ1+φ2), r1s =-sin (φ1-φ2)/ sin(φ1+φ2)； r2p=tan(φ2-φ3)/tan(φ2+φ3), r2s =-sin (φ2-φ3)/ sin(φ2+φ
即的菲涅爾（Fresnel）反射系數(shù)公式．由相鄰兩反射光束間的程差，
在橢圓偏振法測(cè)量中，為了簡(jiǎn)便，通常引入另外兩個(gè)物理量ψ和Δ來(lái)描述反射光偏振態(tài)的變化．它們與總反射系數(shù)的關(guān)系定義為
上式簡(jiǎn)稱為橢偏方程，其中的ψ和Δ稱為橢偏參數(shù)（由于具有角度量綱也稱橢偏角）．
由式(15.1),式( 15.4),式( 15.5)和上式可以看出，參數(shù)ψ和Δ是n1，n2，n3，λ和d的函數(shù)．其中n1，n2，λ和φ1可以是已知量，如果能從實(shí)驗(yàn)中測(cè)出ψ和Δ的值，原則上就可以算出薄膜的折射率n2和厚度d．這就是橢圓偏振法測(cè)量的基本原理．
實(shí)際上，究竟ψ和Δ的具體物理意義是什么，如何測(cè)出它們，以及測(cè)出后又如何得到n2和d，均須作進(jìn)一步的討論．
用復(fù)數(shù)形式表示入射光和反射光的p和s分量
Eip=|Eip|exp(iθip)， Eis=|Eis|exp(iθis)；
Erp=|Erp|exp(iθrp) ， Ers=|Ers|exp(iθrs)． |
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