椭偏仪测量薄膜厚度和折射率椭圆偏振测量（椭偏术）是研究两媒质界面或薄膜中发生的现象及其特性的一种光学方法，其原理是利用偏振光束在界面或薄膜上的反射或透射时出现的偏振变换.椭圆偏振测量的应用范围很广，如半导体、光学掩膜、圆晶、金属、介电薄膜、玻璃(或镀膜)、激光反射镜、大面积光学膜、有机薄膜等，也可用于介电、非晶半导体、聚合物薄膜、用于薄膜生长过程的实时监测等测量。结合计算机后，具有可手动改变入射角度、实时测量、快速数据获取等优点。实验目的1.了解椭偏仪测量薄膜参数的原理.2.初步掌握反射型椭偏仪的使用方法.使用仪器椭偏仪平台及配件、He-Ne激光器及电源、起偏器、检偏器、四分之一波片等.实验原理在一光学材料上镀各向同性的单层介质膜后,光线的反射和折射在一般情况下会同时存在的.通常,设介质层为n1、n2、n3,φ1为入射角,那么在1、2介质交界面和2、3介质交界面会产生反射光和折射光的多光束干涉,如图(1-1)介质n1界面1薄膜n2界面2衬底n3图1-1这里我们用2表示相邻两分波的相位差,其中=,用r1p、r1s表示光线的p分量、s分量在界面1、2间的反射系数,用r2p、r2s表示光线的p分、s分量在界面2、3间的反射系数.由多光束干涉的复振幅计算可知:1…(1)…(2)其中Eip和Eis分别代表入射光波电矢量的p分量和s分量，Erp和Ers分别代表反射光波电矢量的p分量和s分量.现将上述Eip、Eis、Erp、Ers四个量写成一个量G,即:=·…(3)我们定义G为反射系数比，它应为一个复数，可用和表示它的模和幅角.上述公式的过程量转换可由菲涅耳公式和折射公式给出:G是变量n1、n2、n3、d、、的函数(、可用表示),即,,称和为椭偏参数,上述复数方程表示两个等式方程:[]的实数部分=[]的实数部分[]的虚数部分=[]的虚数部分若能从实验测出和的话,原则上可以解出n2和d(n1、n3、、已知),根据公式(4)~(9),推导出和与r1p、r1s、r2p、r2s、和δ的关系:]1/2…(10)…(11)由上式经计算机运算,可制作数表或计算程序.这就是椭偏仪测量薄膜的基本原理.若d是已2知,n2为复数的话,也可求出n2的实部和虚部.那么，在实验中是如何测定和的呢？现用复数形式表示入射光和反射光…(12)由式(3)和(12)，得：G==…(13)其中:,=…(14)这时需测四个量，即分别测入射光中的两分量振幅比和相位差及反射光中的两分量振幅比和相位差，如设法使入射光为等幅椭偏光，，则；对于相位角，有：…(14)因为入射光连续可调，调整仪器，使反射光成为线偏光，即=0或（），则或，可见只与反射光的p波和s...
