摘 要：本课题运用琼斯矩阵理论，建立了偏振光通过PWSA式椭偏仪光学系统后偏振态变化的数学模型。并详细的推导出了用消光法测量椭偏参量（ ， ）的数学公式，为椭偏术测量薄膜厚度奠定了理论基础。同时用椭偏术测量薄膜厚度的应用，深刻的展现了其测量精度高、速度快且测量对象广泛的特性。62793

毕业论文关键词： 椭偏术，琼斯矩阵，薄膜厚度，消光

Abstract: This subject creating the mathematical model of the polarized light when it went through the PWSA ellipsometry by applying Jones Theory. And deducing the ellipsoid paramete   and   of light extinction measurement, laying the theoretical foundation for measuring film thickness. At the same time, the application of measuring film thickness by elliptic partial, profound shows its high precision, high speed and measuring object a wide range of features.

Keywords：Ellipsometry, Jones matrix, The film thickness, Elimation

目录

1 绪论 3

1.1 椭偏术的特点 4

1.2 椭偏术的原理 4

2 反射椭偏术的琼斯矩阵分析 6

2.1 PWSA式椭偏仪光学系统的琼斯矩阵 6

2.1.1 1/4波片、样品的等效琼斯矩阵及检偏器的琼斯矩阵 7

3 椭偏术的应用与研究 11

3.1 反射椭偏术测量薄膜厚度的基本原理 12

3.2 用消光法测量椭偏参数（ ， ） 14

结  论 19

参考文献 20

致 谢 21

1 绪论

光学薄膜是由很薄的分层介质构成的，通过界面传播光束的一类光学介质材料。光学薄膜广泛应用于光电装置中，光学薄膜的参与使得这些光电装置的性能更加优越。可以毫不夸张的说，没有光学薄膜，大部分近代的光学系统就不能正常的工作。光学薄膜在反射或透射的增大与减小、彩色的形成与复原、调节光束的振动、光通信、光信息存储等各个方面都有着无可取代的作用。光学薄膜技术的发展需对薄膜微观结构和其光学性质做深入的了解。因此，除了进行薄膜的结构分析外，薄膜参量的精确测定有着十分重要的意义。测量薄膜的方法可分为光学法和非光学法。光学法主要有干涉法、光谱扫描法、X射线法和椭圆偏振光法。非光学法如射线吸收法、触针法、电容法、比重法、定量法等。光学法占重要的地位，过去使用较多的方法是以光干涉产生光强变化为基础的光干涉法，例如使用干涉显微镜。但对于很薄的薄膜并不适用(如10纳米的数量级)。非光学法只适合于较厚的膜，对于很薄的膜，虽然有一些精密的测量方法，但测量方法复杂，有的还需在测量前对薄膜进行处理。椭偏测量术有高精度和高灵敏度的特点，可分辨出膜厚极小的变化。特别是光学薄膜在蒸镀的最初阶段，一般的检测方法无法探测，而椭偏法还有明显的反应，足以确定其准确的厚度[1]。因此，椭偏术是研究薄膜的一种非常灵敏而有用的工具。

1.1 椭偏术的特点

    椭偏术的特点有：   

    (1)测量精度高，其测量薄膜的精度为1纳米，远远高于电子显微镜的分辨力。

    (2)能同时分别测量出多个物理量，如:膜的厚度、膜的折射率。

    (3)测量对象广泛，可以测量透明膜，多层膜，吸收膜和各种不同性能、不同厚度、不同吸收程度的薄膜。