分光エリプソメトリーの測定原理,および薄膜の n や k の波長分散を求めるための解析について,詳しく書かれた和書をご存知の方がいらっしゃいましたら,是非教えてください。どうか,よろしくお願いいたします。

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A 回答 (1件)

私が自分で装置とプログラムを組んだのは5年以上前のことなので、最近の状況ではありませんが。


数年前は、適当な和書は無かったと記憶しています。
和文の文献、解説記事は幾つかあったと思います。残念ながらもう破棄してしまったので、お教えすることが出来ませんが、JICSTなどで文献を検索すれば出てくると思います。
あとは、洋書でエリプソメトリー関係の本はあったと記憶しています。が、分光エリプソメトリーの記述があるかどうか間では定かではありません。
(結局私は入手しなかったので)

Ellipsometry, Spectroscopic Ellipsometry で海外のサイトを検索すると、文献が紹介されているサイトなどもありますよ。

未知数の多い複雑な系になると、多入射角分光エリプソメトリでないとうまく解が見つからないという問題もあったと記憶しています。

参考URL:http://ellipse.kyunghee.ac.kr/
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この回答へのお礼

ご回答,大変ありがとうございました。
ご助言の通り,和雑誌の文献や解説記事をあたってみます。

お礼日時:2001/12/20 23:44

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Q薄膜X線回折の原理を教えてください。

薄膜X線回折と粉末X線回折の違いは何ですか。

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

粉末X線回折法は、
結晶を粉々にして結晶方位がランダムに向くようにしてそのX線回折を調べる方法。

薄膜X線回折法は、
基板上に形成した薄膜のX線回折を調べる方法。

同じ結晶の薄膜と粉末のX線回折を比較することで、薄膜が基板に対してどの結晶方位に優先的に配向して成長しているかどうかがわかります。

僕はこんな感じに理解してます。

QX線分光分析(XRD)の原理

X線分光分析の原理について教えてください。
ブラッグの式の原理を使用していると思うのですが、そのあたりから詳しく教えてください。
XRDではX線の入射角度を変化させて横軸が2θで縦軸に強度をとったグラフが得られると思いますがこの強度が強い程どうなるのですか?
また、角度を変化させる意味についても教えてくれるとありがたいです。
お願いします。

Aベストアンサー

波の干渉の話はご存知でしょうか?
ご存知な物としてお話しますと、
入射角と測定角を変えると(2θを変えると)、
異なる原子面間での回折行路に差が生まれます。
(これはおそらくどこにでもあるBlaggの式の説明の図を見てみてくださいね)
このようにして生まれた差が波の強め合う条件を満たす(行路差が波長の整数倍になる)とピークが現れます。
ピークのでた位置からBlaggの式を利用するとλ,2θは分かっているのでd(面間距離)が分かるわけです。
(ちなみにBlaggの式は光路差=nλとなっていて、波の干渉をご存知な人にとっては当たり前の式なわけです)
つまり横軸(2θ)が距離の情報になるわけです。
よって簡単に言うと、
横軸すなわち長さ(面間距離)を変えてそのピークが出ればその面間距離を持った面が存在するという事になります。

ちなみに少し難しい話をすると、
消滅則というものがあり、存在するはずの面が見られないという話もよくあります。
それから強度に関してですが、
これらの強度の関係を調べていくと、結晶の構造が何型なのかが分かるようになります。NaCl型なのかCsCl型なのかみたいな感じで。これも実は消滅則と大きく関係しています。
ちなみに原子番号の大きい原子ほどX線を強く回折するとういことがあるのでそういう見方をする事もあります。
またピークの半値幅というもの(幅ですねイメージは)から結晶の大きさ(厳密には結晶子サイズ)を調べる事もできます。

まあ、なんか疑問に思った事があればまた是非質問してみてください。

波の干渉の話はご存知でしょうか?
ご存知な物としてお話しますと、
入射角と測定角を変えると(2θを変えると)、
異なる原子面間での回折行路に差が生まれます。
(これはおそらくどこにでもあるBlaggの式の説明の図を見てみてくださいね)
このようにして生まれた差が波の強め合う条件を満たす(行路差が波長の整数倍になる)とピークが現れます。
ピークのでた位置からBlaggの式を利用するとλ,2θは分かっているのでd(面間距離)が分かるわけです。
(ちなみにBlaggの式は光路差=nλとなっていて、波の...続きを読む

Q偏光子、検光子、1/4波長板の物理的な原理

タイトルの通りなんですが、偏光子・検光子・1/4波長板の違いや、それぞれの物理的な原理などを教えていただけませんか?

Aベストアンサー

偏光子も検光子も直線偏向板です。
光の入射側に入れる場合が偏光子、反射や透過側に入れるのが検光子といいわけているだけです。

1/4波長板は、位相をπ/4ずらす機能が付いていて、ある偏向面で直線偏光を入射すると円偏光になります。入射偏向面を90度ずらすと左右の回転方向が変わります。中途半歩な偏向面で入射すると楕円になる。
これらは逆変換もできます。円偏光→直線偏光

詳しい原理は図を見ながらじゃないと理解しにくいので、調べてみて下さい。

QX線の波長と強度の測定原理とは?

高校の教科書を読んでいて疑問に思いました。
X線のスペクトルと強度を測定原理は簡単にいうとどういうことでしょうか?

自分なりにいろいろ考えてみたのですが、X線を何かで回折させて、
光電効果で現れる電流を波長ごとに測定して強度を知る、みたいな
感じでしょうか?

簡単で結構ですので、よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

 No.2です。「お礼」に書かれたことについて。

>光を波動現象とみなすと…ということは粒子とみなした場合と波動と見なした場合で
>エネルギーの定義が異なるということでしょうか?

 いいえ。基本は同じです。(物理現象として同じものは、同じでなければいけません)
 No.2では、分かりやすくするために「(2)そうすれば、1個のX線は、特定のエネルギー(振動数)と1個分の強度(振幅)を持つことになります。」と書きましたが、この場合は、「特定の振動数と1個分の強度(振幅)でエネルギーが決まる」と書くのが正しいということです。

 ただし、「1個分の強度(振幅)」が、振動数によって変わり、かつその波は連続派ではなく、限定された時間内の「波束」なので、結局「エネルギーは、その振動数で決まる」というのと同じことだと理解すればよいと思います。
(波束はこんなイメージ:http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%B3%A2%E6%9D%9F)

 波のエネルギーは「振動数の2乗×振幅の大きさの2乗」というのは、次々に連続してエネルギーが供給されるような、無限に連続した単振動の波に対して導かれるものだと思います。求め方は、下記などを参考にしてください。
http://homepage2.nifty.com/eman/dynamics/wave_energy.html

 同じ「波動」といっても、連続した単振動のような場合と、上記の「波束」のような場合があることを理解してください。そして、X線や放射線(ガンマ線)の場合は「波束」です。これが粒子としての「光子」(あるいは「光量子」)に相当すると考えてください。


>また教科書では光子1個のエネルギーはhνとあり、これは光子の運動エネルギーとは書いて
>ありません。しかし運動エネルギーと考えていいでしょうか?

 これも、理解しやすいように「運動エネルギー」と書きましたが、光子には「質量」がないので、正確には「運動エネルギー」とは呼べません。
 「通常の粒子であれば運動エネルギーに相当するエネルギー」と理解してください。


 おそらく、高校物理では、上に書いたような内容で限界なのだと思います。興味があれば、大学の理科系に進んで、量子力学や相対論をきちんと学んでください。

 No.2です。「お礼」に書かれたことについて。

>光を波動現象とみなすと…ということは粒子とみなした場合と波動と見なした場合で
>エネルギーの定義が異なるということでしょうか?

 いいえ。基本は同じです。(物理現象として同じものは、同じでなければいけません)
 No.2では、分かりやすくするために「(2)そうすれば、1個のX線は、特定のエネルギー(振動数)と1個分の強度(振幅)を持つことになります。」と書きましたが、この場合は、「特定の振動数と1個分の強度(振幅)でエネルギーが決まる」...続きを読む

Q薄膜の各n,kから透過率を計算するには?

以下の構造の試料の透過率を,以下の光学定数を用いて表そうと考えています。入射方向は 1. → 4. で,波長はλ[nm],垂直入射です。

1. 空気 n0 = 1.0
界面1(r1, t1)
2. 吸収のある薄膜 n1 - i k1, d = 100 nm
界面2(r2, t2)
3. 吸収のある基板 n2 - i k2, d = 1 mm
界面3(r3, t3)
4. 空気 n4 = 1.0

こう書くとレポートのように見えるかもしれませんが,レポートなどではなく研究で困っています。UV-Vis 透過吸収スペクトルのみを用いて薄膜部分の膜厚を求める必要性が生じ,何せ非専門の分野ですので非常に困っております。とりあえず,お伺いしたい点が2点あります。

1. 計算の流れとして,各界面におけるエネルギー透過率 T1, T2, T3 を計算し,T_total = T1 * T2 * T3 とすればよいのでしょうか?

2. 吸収を含む膜内多重干渉の取り扱い方が分かりません。すみませんが,T2=…という式で解いていただけないでしょうか?

どうか,よろしくお願いいたします。

以下の構造の試料の透過率を,以下の光学定数を用いて表そうと考えています。入射方向は 1. → 4. で,波長はλ[nm],垂直入射です。

1. 空気 n0 = 1.0
界面1(r1, t1)
2. 吸収のある薄膜 n1 - i k1, d = 100 nm
界面2(r2, t2)
3. 吸収のある基板 n2 - i k2, d = 1 mm
界面3(r3, t3)
4. 空気 n4 = 1.0

こう書くとレポートのように見えるかもしれませんが,レポートなどではなく研究で困っています。UV-Vis 透過吸収スペクトルのみを用いて薄膜部分の膜厚を求める必要性が生じ,何せ非専門...続きを読む

Aベストアンサー

>(1)Yはすべて通分されてなくなってしまうと思うのですが,それで宜しいのでしょうか?
多分そのようになると思います。
Yは真空中のアドミッタンスで、この概念が電気回路の方から導入された物です。
計算上このようにした方が分かり易いと言うことで使われています。

>(2)δの中身の虚部は,最終的にはどう処理すればよいのでしょうか?
既におわかりのように、式の上では強度計算のために複素数の絶対値の2乗をとっています。
つまり、複素数×複素数のc.c.を行っているので答えは実数となります。

>(3)α = 2κ = 2*Im[N1],すなわち薄膜部分の虚部の2倍で良いのでしょうか?
薄膜ではなくて、基盤の消衰係数 Im[N2] = κ2の2倍(α= 2*κ2)です。
これは、電場E = exp [ - i * (N * k・r - ωt) ] という式を考えると、N = n - i * κを代入して、
(ここで、k・r は、k,rをベクトルとして・は内積記号です)
E = exp [ -i * (k・r - ωt) ] * exp [ - κ * k・r ]
と、第二項は吸収を表します。電場の二乗が光強度に比例しますので、
I = |E|^2 = E * E~(c.c)
とすると、吸収項は exp [ - 2 * κ * k・r ]
となります。なので吸収係数は α = 2 * κ となります。

>(4)dは薄膜部分のみの厚みで良いかと思いますが,Lは基板のみ厚みでしょうか?
   それとも薄膜部分も含んだ厚さなのでしょうか?

基板のみの厚みです。初めの方の境界面aは、既に空気-薄膜-基板間を厚み0の一つの境界面aで代表させていますので。

では。

>(1)Yはすべて通分されてなくなってしまうと思うのですが,それで宜しいのでしょうか?
多分そのようになると思います。
Yは真空中のアドミッタンスで、この概念が電気回路の方から導入された物です。
計算上このようにした方が分かり易いと言うことで使われています。

>(2)δの中身の虚部は,最終的にはどう処理すればよいのでしょうか?
既におわかりのように、式の上では強度計算のために複素数の絶対値の2乗をとっています。
つまり、複素数×複素数のc.c.を行っているので答えは実数と...続きを読む


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