Técnica polarimétrica espectral como ferramenta complementar à elipsometria de filmes finos dielétricos isotrópicos e homogêneos

Abstract

A Elipsometria é uma técnica amplamente utilizada para a caracterização óptica de filmes finos. Entretanto esta técnica geralmente apresenta múltiplas soluções para a curva de dispersão e espessura física, fazendo com que seja necessária a utilização de técnicas complementares para uma caracterização acurada das amostras. Para evitar estas falsas soluções, um método mais acurado é proposto, utilizando uma técnica polarimétrica espectral complementar. Primeiro, uma curva inicial de dispersão do filme, independente da sua espessura física, é obtida utilizando-se a mesma configuração usada para elipsometria espectral. Esta curva inicial é utilizada mais tarde para a determinação da espessura física do filme e para o refinamento da curva de dispersão. Adicionalmente, ambas as medidas, elipsometria espectral e polarimetria, são realizadas na mesma posição da amostra, aumentando a confiabilidade dos resultados. A caracterização de filmes finos de TiO2 é usada para corroborar a validade do método proposto.

Ellipsometry is a highly sensitive optical technique for thin films characterization. However it usually presents multiple solutions for the film thickness and also for its dispersion curve. To prevent these fake solutions, a more accurate method with the addition of a complementary spectral polarimetric technique is proposed. First, an initial film dispersion curve, independent of its physical thickness is provided, using the same setup as used for spectral ellipsometry measurements. Later, this initial curve is used for the thickness determination and the dispersion curve refinement. Furthermore, both measurements, spectral ellipsometry and polarimetry, are performed on the same sample position, increasing the reliability of the results. The characterization of TiO2 thin films is shown to corroborate the validity of the proposed method.