DiseñO Y ConstruccióN De Un ElipsóMetro

Diseño y construcción de un elipsómetro para la caracterización de películas delgadas(Películas delgadas, Celdas solares)Ronald M. Pastor Rodríguez(1), Hilda M. Quispe Abarca(2), Luis Alberto Montoya Portugal(3), Juan Ernesto Palo Tejada(4)Departamento Académico de Física, Universidad Nacional de San AgustínAv. Independencia s/n, Arequipa
(1) rpastorr@unsa.edu.pe, (2) hquispe4@unsa.edu.pe, (3) almontoyap@hotmail.com, (4) debianaqp@terra.com

Contenido
Introducción
Elipsometría
Método
Resultados
Conclusiones

Introducción
Antecedentes
Celdas solares experimentales con técnicas de evaporación para celdas solares experimentales. Actualmente en reparación.
Estudios Actuales
Catalizadores con uso de radiación UV y sensores ópticos UV e IR. Se están explorando otras técnicas de deposición de películas delgadas (Dip-coating)

Introducción
Técnicas de caracterización de superficies y películas delgadas
Forma: Microscopia óptica, Microscopio de efecto túnel (STM) integrado en un microscopio electrónico de barrido (SEM), Microscopio de Fuerzas Atómicas (AFM), etc.
Estructura: X-ray diffraction (XRD), Elipsometría, Perfilometría, Estudios en UHV de crecimiento de sistemas bidimensionales por STM y LEED I-V, etc
Composición elemental: Espectroscopia de electrones Auger (AES), Analisis de rayos X por energía dispersiva (EDAX), etc.
Propiedades ópticas:Elipsometría, espectrofotometría, etc.
Propiedades eléctricas: resistencia - prueba de cuatro puntos, capacitancia, curva I-V, etc
Propiedades magnéticas: efecto Kerr magneto-óptico (MOKE), resonancia ferromagnética (FMR)
Propiedades mecánicas: Nanoindentación, Técnicas electroquímicas (corrosión)

Elipsometría de reflexión
Se utiliza para determinar las constantes ópticas (índice de refracción, constantes dieléctricas), el espesor y la naturaleza de la superficie o película delgada. Es un método relativamente simple.
Esta técnica consiste en analizar el estado de polarización de la luz reflejada en una muestra. Es necesario que la luz incidente tenga un estado de polarización conocido.

Tipos de elipsómetros
De nulo o extinción
Fotométricos:
De una sola longitud de onda
Espectroscópica

Método
Elipsómetro de nulo: La señal en el detector es anulada mediante la manipulación del polarizador y analizador

El análisis elipsométrico se basa en la determinación de los ángulos elipsométricos  y  relacionados con el cociente de los coeficientes de reflexión complejos de Fresnel por:

Resultados
Elipsómetro de reflexión de tipo nulo

Resultados
Conformación del haz polarizador circularmente: Max. variación 7,3 %

Resultados
Reflexión sobre una placa de vidrio:
Ángulo de incidencia 79,15º
Ángulos en el analizador con presencia de nulos: 88º y -91º.

Conclusiones
Fue posible obtener un elipsómetro de reflexión de tipo nulo con elementos ópticos que comúnmente cuenta un laboratorio de enseñanza de óptica.
La estabilidad de la luz láser y de la respuesta del detector, baja razón ruido señal, proporciona una mayor fiabilidad en los resultados.
Aun no se ha establecido la influencia del grado de la no polarización circular en la obtención de nulos.
Debido a la reflexión en las diferentes superficies de la muestra y la divergencia natural del haz se hace necesario controlar el ensanchamiento del haz para limitar lecturas de intensidad de luz reflejada provenientes de un solo “punto” sobre las películas en estudio.

GRACIAS

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DiseñO Y ConstruccióN De Un ElipsóMetro

by Roberto Valer on Jan 29, 2010

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