Kỹ thuật quang học để đo độ dày màng – giao thoa kế màng mờ (fet, feco)

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘIVIỆN VẬT LÝ KỸ THUẬT</b>

<b>Kỹ thuật quang học để đo độ dày màng – giao thoa kế màng mờ (FET, FECO)</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

<b>FET (Fringes of Equal Thickness)</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

FET (Fringes of Equal Thickness)

Vân giao thoa của màng có độ dày bằng nhau FET (Fringes of Equal Thickness)

Vân giao thoa của màng có độ dày bằng nhau

<i><small>Hình 1: (a) Sơ đồ bố trí thí nghiệm cần thiết để tạo vân Fizeau đa chùm tia, (b) dịch chuyển vân ở bậc (Ohring 6.2)</small></i>

<small>• Lắng đọng màng mờ trên mặt phẳng đế.</small>

<small>• Vân giao thoa được tạo ra bằng cách đặt một tấm tham chiếu phẳng bán trong suốt có độ phản xạ cao, rất gần hệ màng – đế.</small>

<small>• Điều kiện để xảy ra giao thoa là hiệu quang lộ giữa các chùm liên tiếp là một số nguyên của bước </small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

FET (Fringes of Equal Thickness) độ dày vân giao thoa

FET (Fringes of Equal Thickness) độ dày vân giao thoa

• Do đó:

• Khoảng cách giữa các cực đại giao thoa liên tiếp: S =λ/2λ/2

• Sự tồn tại của bậc làm dịch chuyển mơ hình vân giao thoa một lượng Δ tỉ lệ với độ dày màng d.

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

<b>Fringes of Equal Chromatic Order(FECO)</b>

<small>7</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

<i><small>Hệ quang học của FECO</small></i>

<b>Giới thiệu về FECO</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

Sơ đồ đo:

<i><small>Sơ đồ quang học cho sự hình thành và ghi lại FECO dựa vào giao thoa kế nêm lỏng(10.4236/opj.2016.62005 )</small></i>

<small>9</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

Khi đi qua hệ qua hệ quang học biên độ cực đại ứng với các bước sóng thỏa mãn điều kiện:

<i>( 4 π / λ m ) nd + β ₁+ β ₂ = 2 mπ^{β 1 và β 2 là các pha dịch chuyển phản}</i>

<small>xạ ở hai bề mặt.</small>

<i><small>m là một số nguyên.</small></i>

Nếu độ dày của màng không đổi, vân là các đường thẳng song song với khe. Giả sử rằng pha dịch chuyển trên phản xạ tại các bề mặt khơng thay đổi theo bước sóng, khi đó chúng ta có từ biểu thức:

<i>( 1 / λ m ) - ( 1 / λ m + 1 ) = 1 / 2 nd.</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

<i><small>Sơ đồ hiển thị chiều dày của màng </small></i>

Ta xác định chiều dày màng bằng cách xác định độ chênh lệch của hai điểm 1 và 2 như trên sơ đồ :

<small>Với điểm 1 ở hai chùm tia </small>

<small>Chiều dày màng</small>

<small>11</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

• Vì d₂- d₁ tỷ lệ với λ_{2,m m}- λ_{1,m m} nên chiều dày của màng có thể được vẽ trên thang của bước sóng.

• Những thay đổi nhỏ trong d được xác định bằng cách đo sự thay đổi nhỏ trong bước sóng λ . • Ta có thể xác định được sự thay

đổi chiều cao bề mặt ở kích

thước Angstrom <i><small>Kết quả đo chiều dày của màng trên thước của bước sóng</small></i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

Ưu điểm của phương pháp

• kỹ thuật FECO có khả năng chính xác cao hơn FET, đặc biệt đối với các màng rất mỏng.

• Độ phân giải tối đa là khoảng ±5 Å.

Nhược điểm của phương pháp

• Chỉ thu được tín hiệu theo một dịng. • Mẫu được đo phải có độ phản xạ cao.

<small>13</small>

</div>