Ellipsometer

Bei der Ellipsometrie wird das Reflexionsvermögen sowie der Polarisationsgrad des reflektierten Lichts an einer Probe gemessen. Zirkular polarisiertes Licht wird auf eine Probe gestrahlt. Die Änderung des Polarisationsgrades kann durch folgende Größe beschrieben werden:

$\rho = \frac{R_p}{R_s} = \tan\Psi \exp(i\Delta)$

Dabei ist $R_p$ der Reflexionskoeffizient parallel zur Einfallsebene des Lichtes und $R_s$ senkrecht zur Einfallsebene. Wird das einfallende Licht mit einem E-Feld beschrieben, das sich räumlich und zeitlich wie folgt fortbewegt,

$\vec{E}\left(\vec{r},t\right)=\vec{E}_0\cdot \cos{\left(\omega t-\vec{k}\cdot\vec{r}+\delta\right)}$

so können die ellipsometrischen Winkel über die E-Feld-Komponenten ausgedrückt werden:

$\tan{\Psi}=\frac{\left|E_{0p}^{Refl}\right|/\left|E_{0p}^{Einfall}\right|}{\left|E_{0s}^{Refl}\right|/\left|E_{0s}^{Einfall}\right|}$

$\Delta=\left(\delta_p^{Refl}-\delta_s^{Refl}\right)-\left(\delta_p^{Einfall}-\delta_s^{Einfall}\right)$

Damit sind die Phasendifferenz ($\Delta$) und das Amplitudenverhältnis ($\tan{\Psi}$) der reflektierten Welle bestimmt. Es lassen sich nun die Größen Absorptionskoeffizient $\alpha$, der Extinktionskoeffizient k und der Brechungsindex n berechnen.