o monocromador usa um prisma e uma grade como elem.n~5 dispar-

.antell. A 1i91Qç~od~ um determinado comorim9nto de onda Q feitoa a parllr d& cer-

tos ângulos entre a grade e o ori!Sma. Na !salda do monocromador, há um~ folomulli- plicadora Hammamat.u R 9 2 8. Um inslrument.o útil para o alinhamento do 51.t.ama • o

ACATconsliluido de um tele.c6010 com foco v.riável ti!um aut.ocolimador.

No sistema de aouisição de dados, o sinal d. folomullitllicadora e uma correntli? lr.nsform.da pOSõt.eriormenle ti!mvoltagem por um pré-.mpll ficador. Em Sõ&guida.ocorrli? o proce •• o de amplificaç.io ~ digit.liz.ç.io da vollagem Ummicro- computador realiza uma transformada de Fourier desta vollagem obtendo os ~ngulos el!caomélricoSõ IJJ • 1 1. O r •• ullado final lá enviado ao microcomputador t-F-9000 .•.

fim de serem determinados os valores de n e k e da espessura do fi~ para cada compr imento de onda.

o

procasaamenlo compulacional nec8ss;ila de carla. Con:ilyoas • fim de QUe 58 oblvnha com boa prvc1siio n, k v d. Pr1mlllramenl•. dllvil-all conhecQr uma

das variaveis com urna peQ Ul!na margQmdQ Qrro. No calio de filmes fino •.• variav81 escolhida

e

a espessura. 0 !Sut-slralo deve !Sef"um born reflelor. A e~cclha do !SilI- cio sob e.l. asp8clo foi convenienl8 par aorQslimlar prop!edade. cUcas bttm conhecidas. 0 efe1\.o Que 0 subslralo tern nos angulos '" e 6 deve s~ levado em ··,la. Para iS50, realiza-se uma medida de I/J e ~ do &ub&lralo sem fillT. deOOlula-

,J calculo comoulaciorN&1e lniciildo com urn conjunlo dQ valor.& pa,-a n, k 51 d.

Esles sao VillorQs iniciillmenlll dado. para delerminayiio da soluyao ~s QQUilyOQS Ql!psomelrlcils.

O. valore& iniclais .ao lilnlo mQlhorQ&auanlo mili. pr6~os e.livQ- rem dos valores olimizados do lndice de refrayao e da espessura do filme.

a

ml- crocompulildor HP-9000 reahZil a procura das &oluyoes ul1lizilndo-.e de um pro- grama dOl "Rudolph Resseilrch" QUese baseia no melodo MarQUardl de mlrumizayao. A ilerayao inicia-s9 com a eSOQS5uril.Islo .8 dQV8ao falo de il espe.suril ser a mea- ma para lodos os comorirnenlos de onda. Urna vez delerminada a espessura, reali- zam-.e as ilerayoes rQlillivas il n e k para cada comprimenlo de onda. iu.im sendo, oblem-se 0 espectro do indice de refrayao em funyao do comorimenlo de onda.

3.32 - Delerminayao do lnwce de refrayao e da espesSlra

As medidas eliosomelricas com filmes de 510₂ podem se- dividida. na seguinle seouencia: a ) especlro da silica e do subslralo de silIcic. b ) filme!S de 510₂ sol-gel porosos; c ) filmes de 510₂ sol-~el densificados a 1000·C; d ) conslderilyoes finais.

3.32.1 - E.speclro da silica e do sU>slralo de silicio

as

filmes de 510~ ulilizildos nil el1psomelr1il especlroscOoicil foram deoosilados sobre !Silicio. A fiSLtura41 moslra 0 lndice de refrsyao para a silica. Esla informayao fo! fornecida ~.ela "Rudolph Reseach" como referencia cara rnedi- d:s ••__ e'inC'•..•••.••••••• __ 1 •• _"'..:.••..l·r-••• c~m a cl:lir-a Pe"'c"'"bo-c","

w..

_ • __ .

. _ _ __

c,·a

..•_

e t..nd~n"'l·a do

_.

_. _

_

n ••

~

da---cce""

__ ~_.

co'".i'

o aumenlo de

A

enquanlo k milnlem-se pralicamenle nul0 ilO 10n90 de loOj 0 espec-

lro. Esoera-se aue os filmes de 5i0₂ densificadCls apresenlem urn compor:...amentoSI!-

melhante. Desla forma, e possivel admilir pera as medldas eliDsomelr!c<ls urn valor de k na ordem de 0;001.

(l indlC~ de r~fre,;eo compl~y.o fornecid'.:l p~le. "Rudolph R~~eech"

como r~ferencia pera medides elipsorM!lricas com 0 silicio en':'onlra-se na figura

42 Percebe-!!e no 9~af ico dU3!! imporlanles caracterislicl!5 para a indice de re- fr8,;ao do silicio. A wimeire caracteristic8

e

Que exislem P1COSlanto para n Quanlo para k no inlvr-valo de 200 rvn a 400 rvn. Assim s.ndo,

'-'T".~

peouen~ v~ri~y~O no comprimttnlo de ond~ nesle inler-valo pode ocaliionar aller-acoes mullo bruscas pare 0 indice de refrayao. A !le'iJunde ceraclerislica e urn coeflcienle de absQryBo

pralicamenle nulo no inlervalo de SOD nm a SSo nm lor-nando 0 silicio urn mal~r-ial

ran.lor apreprlado para elipliomelria eliDeclrolicopica.

A figura 43 moslra 0 indlce de refrayio complexo pa,..a 0 silicio u-

lilizado como sublilralo dOli filmes de SiD::z.Esle malerial foi c.dido pel~ Polil'cnl- ca de Sao Paulo. Noh-se Que 0 silicio sem lralamenlo lermico apre!lenla

propriedadas olicas semelhanles; ali do filme liubmelido a um~ lemper~lur~ de 500'C por 1 ho,..~. D coeficier'lle de absDryio n~o sv ~nul. acima de ~O nm. Esl. f~lo

ocorre possivelmenle devido

a

limpez~ e polimenlo do subslr~to ser de Qualid~cHi! inferior ao de figura 42.

No enlanlo, 0 delalhe mais imporlanle reside no comporlamenlo to-

lalmenle desloanle d'.:lsilicio lratado a iooO'C duranle tres mlr"\uto~.Conforme foi comentado anleriormente, previa-se 0 cre!!cimento de urna cema:ja de silica tt!rmice

devido ~s condiyoes de lral~menlo lar-mico para filmes de SiO::zNesle caso,

e

P05- sivel tratar a amostra como sendo formada de um substralo ~ Si recoberlo po; urna carnada de silicio oxidado.

A fig'J.""! 44 mostra 0 indice de refrayao corr;plexo oblido para e

camada de silica ler-mlca. Os valores de n e k sao conslantes e foram determinados com urn erro de O,l'l. A espessura oblida para a camoda foi de 203

A

com um erro de 5% D processarnento compulacional levou em conla 0 indlce ~ refra,;ao do filme tratado a 2S'C A e,.;istencia da cl!mada de silica lermica ob5er-.·ada apos tratamen- to lermico de curta dureyao no subslralo de silicio acima de S~'C prejudice a me- dida des suas propriedades atices. Isto dificulta a oblenyBo do indic~ de r~freyao dos filmes de SiD. sol-gel deposilados sobre 0 silicio e denSlficados a 1000·C.

Para filmes porosos cujos lralamenlos lermic05 51luam-IiQ.baixo dQ

soo·e.

0 cre~cimenlo da camada de ~ilica termica nBo ell~a ~l'il"')ificali'Jam~nle a5

propri.dades oUcas do subslr.lo. Desl. forma. considerou-se c subslrato do prb- prio fUme no proces~arr.ent.o comoulacional. A figure 45 moslra a dependencia do indice de refray30 complexo em funyao de A para 4 fUmes poros~s. 0 erro do indi- ce de refr~y~o e da espessura foi de 0,1'1. e 5/1 rCIiPeclivamenle

i i i

300

,¥t~~;;~I'

400

:soo

600 700 800 },,(nm)

Fiva ~1 - indic. de r.fra9ao oompl.xo "".), k<.)para a ~i.li.oa

densa am furl9io do comprunent.o de onda ')...

o

100

Fip=a 42 - indlce de refray80 comole.xo ntl), K(o) para 0 silicio em f~io do comprirnant.o de and. ')...

5

0

2S·C

o

500·C

A'OOO·C

4

c

3

o

2S·C

o

SOO·C

A 'OOO·C

Figura ~3 - indice de refrayao complexo n, k em funyio do compri- menlo de onda >.. para 0 subst.rat.o de silicio a 25'C (0)

e slbmelido ao. seguinles lralillnenlos llirmicos: il ) 500'C ( ) duranle 1 hera; b ) 1000'C (~) duranle 3 minu- los. ( Dados: 1 ) resist.ividade de 450.em; 2 ) t.iPO n com ccncent.ray80 de Fosforo na ordem de lxl014alcmos/cm3

j

~ 1.25

8

1.00

'i

0.75 k - 0.000'

···'~~~~~~···~~~···~~~~~~~O

~(nm)

Figt..r'844 - indlce de refrayao compl~xo n<.>,k(o) para a camada de

silica termica em funyao do comprimento de cnda )..

o

fUme nio densificado aprws.nlou P1COSQUlIpodtlm eslar aSSOCl.- dos a bandas de absorc;:ao. 05 outros filmes fcram densificados nas lw~eraUTas de 150'C, 2SO'C • 500'C durante 1 hora. Os picos de 0<),)continuam para os fUmes tratados a lS0'C II 2SO·C. A tendenoia de 0<),>

e

ores c.,.. oom0 aument.o da t..emDItr'a-

o

filme densifieado a 5QO'C parece indicar uma mudanya bast.anle a- centuada nas propriedades otic as com urn valor de n muito abaixo dos demais fiUna. POrosos. Nota-se tambem Que 0 filme a 500'C apresenta urn compertament.o linear

bem definido. 0 decrescimo dB k<)'> com 0 aument.o cia le~ •.. alura parecB ind.l.car

Que houve eVap0l""8yaOde a9ua e proci.Jlos or9anicos. No ent.ant.o, 0 k<)'> para a ea-

mada dBnsif icada a 500'C dest.oa lambem dos demais f ilmes porosos. DeVII-.e ressal- tar Que na secyao 3.2.2 foi obssrvada urna variayao mais aoent.uada da eSPIIssu-a croxima a SOO'C para os filmes de SiD•.

A principal dificuldade na obtenrrao do indice de refra'Y~o para fil- mes tralados a iOOO'e esla ne E!xislencia de cameda d~ silicll t.ermica sobre 0 substreto de silicio. Em primeiro lugllr, 0 processamento compulecional nao deve

l~var ~m conle apenas a existencia do filme de SiD₂ deposilado sobre silicio como fOl f~llo pare fUmes porosos.

Dest.a vez, considera-se uma comoosic;:aode camadas no prOCBssamen- to compulacional formada pelo filme depo~itado ~ a camada de silica lermica. Po- rem, exist.em problemas com a m.dida da espessura do filme fino pelo "talyst.eo". D valor oblido pode ser maior au menor Que a esp.ssure real do filma de SiD_z. Para t.rat.amenlos lermicos de curta durayao, espera-se Que 0processo de oXidayao do subst.rat.o seja maior sobre 0 vale do Que !Sobre 0 filme. Assim sendo, a esoessura

medida pelo "lalyst.ep"

e

menor do QUe a do filme de SiD₂ como moslra a figura 46.

Dois tipos de processamenlo compulaclonal ood.m ser feilos para uma composlyio de eamadas:

o

25·C

o

'50·C

A

250·C

+

500·C

~ 10

5

FigLrB 4S - indice de refrByio complexo n, k em fl.r'9io do compri- mento d. onda ~ para fUrnes porosos: a ) C6l1\acknio- densificada a 2:5"C (0); b) carnadas denaiflc.ad •• a

f

1

F iltH ~ FIU H

/

,/;/TJ

. ./Sill CAT

E

R NICA //

1

~l'

/ //

/

/ /

/

/

/

Figo..r8 46 - Camada de ~ilic8 lermica abaixo ~ f lIme de SiO:zdepo- silado sabre subslralo de silicio. d. eSPllssura lola1 rlisullanle da cOlnPosoi'riode camadaso;dr:. esopesosura do fUme de Si02; dox;' espeslSura da eamad. de slliea lermi-

•

do palo "l.ly.lap" ( d_F= 1450 A ) com0 result.ado oblido p.r. a

camade de ~ilica lermica no vale ( d_oxi = 203

J.. ).

A~~lm~endo, a slliea lermica II a deposilada consliluem ~ Unioa eamada de

espessura d

=

1653

A.

0 processamenlo comou\.Olcionalfoi rllOlli- zado eonsiderando urn subslralo de sillcio sem tralamenlo t.lir-mi- co. 0 objelivo de.le processamenlo " verifica.r .e as duas eama- das apresoenlam aso mesomasoproprilldadeli olieaso.

b )0 soHware permile celcuIOlr 0 indice de refra~ao de filmes com-

postO!5 de v8ria~ camada~ . No entanto, necessita-~e do lndice de refrOl~io complexo II dOlIIspessura dOlcamOldOlde lillica lermica medidos Olnleriorment.e. 0 processamenlo cOlTC)Ulacionallevou em conle a exislencia de urn subslralo de silicio sem lralamenlo

lermico. Desle vez, a silica leermica e a deposllada sio con~ide- radas maleriaiso de propriedades oUcaso diferanleli com esopessu-

o

result.ado para os filmes lralados lermicamenl. a l000'C encon- lra-se na figure 47. A medida do indice de refrayao e de espessura leve um erro de 0.1%II 5% respeclivamenle. 0 crocesso "a" resullou num viller- de 1643

A

para a

espessura do filme lralado a 10CO·C.0 processoo "b", cor sua ~z, deu 1573

A.

A medida do "laI...,slep" foi de 1450

A

com um erro de 10%. Pode-~e afirmar aue 0 pro-

cessamenlo com duas carnadilS • melhor do Q U8 com apenilS urna. galos seguinles mo-

livos: a ) 0 valor de n de silica deve ser maior do aue 1,40; b ) 0 valor de k deve

ser proximo de zero; c ) 0 valor da llliiP&ssura do fUme

e

milis proximo do resullado

o

PrlnclP~l proLJlwmilp~r~ o f llm8 uanlõ1Hcado A 1000·C a o dQi-

conheclmenlo da inlerf ace sllica lérmica-filme dePO!illado. Islo aumenla o numero de v.r1áve1~ • 65!rfilmdfillfilrmin.d.~ d1flcul\.ando o proce;;s;amfilnlo compulacio~l. Po- de-se, no entanto, delermmar o espect.ro de nO,) par. o filme de 5102 a part.1r das 5egUlnlfilliicon;ider.çõfil~:

b ) os coeficienles de absorção da silica lérmica e do filme deposi- lado nio pedem SQr maiore5 do Que 0,001 porQUQ a densificaçio foi realizada a alt.a temoeralura.

c ) a soma da e!!pes~ur~ da cam~d~ de ~ilica lérmlca ( dox

=

203 À )

com a do filme depositado ( d,. = 1"'50

A )

permanece constante t.anlo no vale Quanto fora dele. Espera-se, portanto, QUe a soma d dos valores finais de d_F e d_oxifora do vale seja de 16~3

À.

Nest.e novo processamenlo, pode-se determinar nO'),k()J e dI" para o filme de 5102 e doxi para a camada de silioa térmica fora do vale O esoeclro dI!

nO') e k<)') para o filme de 5i0₂ encontra-fie na f!glTa 48. Os valores de n(}.) apre- sentam-se maiores do Que 1,45 ao longo do espectro. Os picos de n().) no inlervalo de 350 nm a "'50 nmé possivelmente devido ao especlro do silício nesla região. Os valores de te estão limitados a 0,001. O resullado de doxi foi de 100 À para um d,.

de 1599

A.

Logo. a espessura d obtida é de 1699 Â. O oroce:ssamenlo comoutacional levou em conta a existência de um substralo sem lratamento t.érmico O erro dÕl5 espessuras foi dQ 5% enquant.o para o indice de refração comol8xo do filme foi dQ

3.3.2.'" - Considera~5 finais

A figura 4'3 ft\Ostra o lndJce de refreç:âo complexo para -\rãs fUIl.s

de SiO; 501-gel prliPar.dolõ em condiçõQ!i limiles: a ) fllrnlil não dlinsif ic.do a 25·Cj b ) filme dansificado ~ lemp8r.lur. dlil 500·C por 1 hora; c ) filme den5ificado com introduçio no forno a 1000·C por 3 minulos;. NOIidoiS Pf"'lmlilirolõca1i05. o prOClllõS.- ment.o compulacional considerou a configuração subslralo de !!iil1cio e filme de SiGa' No lerceiro caso, foi uliliza~a a iteração ne es~~sura da camada de sllica lérmlcil li filrr,e~ 501-gEll comentad. na 511Cção .nt&rlOf'" com o liubstr.to a 2:5·C. O erro int.rodUZ.1doa n e k foi de 0.1% com um erro na esoessura de 5%.

y

.

b •••••

•••••

a

yv.----..._

•..•. B.l

Figura -47 - indice de refray80 complexo n, k do filme densificado a iODO'e em funyao do comprimenlo de end. >.. obt.ido per dois processament.os compulacionais: a ) ~a camada de silica com espessura d; b ) camada cOlnPOSlade silica lermica e sol-gel depositade sobre substrato de silicio.

1.44

350

550

A

(nm)

0.000

750

Fi9ll"a 4B -indice de refrayio complexo n, k do filme densiflcado _ 1000'0 em f\JF'llYiodo comorimento de ond. ).. oblido pelo processamenlo cOrTlPUlacionaldas espe5~.S da camad& de silica t.ermica e do filme depesilado.

• 25· C • 500· C ·1000· C

550

" (nm)

550

" (nm)

Fi,... 49 - indica de r.fra9ac cc~l.xc n, k _ fUf"'9ic do oompri-

manlo de onda

>.

para filmes _{de SiOa: a ) f111M nao den-} sific.do • 2:5·C(0); b ) fUme dens01ficado submeUdo •

lemperalura de SOO·C DOr 1 hera (.); c ) filme densifi- cado inlroduzido no forno a 1000·C par 3 minut.os (.b).

o

filme sem lralamenlo lermico apresenla minimo~ no comporlamenlo de n p05~ivelmenle devido

a

eXist@noia de bandas de absor~ao. No enlanlo, nao 5e obs.rvam .slas bandas no .spectro d8 k. 0 filme toralade • ~·C .sl' praUcamenl. densificado com urn comporlamenlo linear bem definido. 0 fUme densificado a 1000·C re5ullou num valor de n menor do QUOaauele obluio a sou·e. CornrelacrAo ao k, oso resoullados .ao .aU.falOrio. para o. l,-Q. fHme•.

A Tabela 9 compara os valores d. .spessura medidos pelo "lalysoleo" com o. r •• ullad05 oblido5 Plilla elipsomelria IiIsoBclr05coOloa. Nola-5e QUe a concordancia e salisfaloria para lodos os hImes, excelo os de l000·C. Esla discord~nciOl dsve-s& a exislencla dOlcamadOlde silica lermica QUecresce sobre 0 vale lornando incorrelo 0 valor de espessura medido pelo "lalwst.8P".

As msdidas elipSiometricn PQrmilem concluir QUQ a filmlil de 5i0₂

sol-gel aor-esent.a dois comport.amentos distint.os ant.es e dePOlS de :KJO·C como fat nolado anleriormenle na medida da espessura. A eXi!5lencie da cameda de silica lermica dlficullou a analise do filme densificado ecima de 500·C. No enhnlo, 0 ni-

vel de confian9a nas medldas pede ser consider.do born pelos result.ados de esges- sura ablldos.

Tabela 9 - Espessoura dos films» de 5i0₂ em func;:io da llimper.t.ura de recczimenlo ( T, t.emperalura de recoziment.o; d~. eSDessur. oblida pela elipliome-

3.~ - Calibrayao e est.abllidade do elWs8metro

As dua. confi~urayos. croDO.la. por Shindo U2,133 foram monla-d&5 com base nas figuras 18 e 19. A conflabllidade do eaulPamenlo fOl anal1sada sabre doi. crilerios: calibrayao e eslabilid.de N. pralica. lodo eQuipamenlo pede OWN!-

senlar in.labi hdades mecanicaso. lti!rrnic.u; e eIRlr8nicOl~. A d&lerrnini\~iio dOlcaua •• deslas oscilayoes pede se lornar muilo dificil. Porern. urn. analise adeauada pef"'mi- le minimizar os efeil05 da inslabilidade do eauipamenlo no resullado final. A cah- brayao foi realizada pslla lecniea ds elip.omelrla nul.. EsL. eL.pa consliLui U"T\ procedimenLo necessario na deLermina~ao da grendeza flsica de inLere5se e perLlr do sinal oblido pelo elipsometro Assim sendo,

e

possivel comparar os resultados obLidos com a literaLura eXlstenle.

a sislema otico IX"'eposlopor Shindo [12.133 consliLui owanas a b-.se para •• medida experiment.al da ret.ardayao de filmeSiifinos. Vilria5 modificayOes t.Qc- nicas liveram QUeser inlroduzidas durante a montagem do elipsometro como: oaba- weta, filtro na enlrada da fonte de luz, objeliva do micro.copio, diafragma, ete. Essas allerayOe. foram neces.arias para garanlir a precisio •• aslabilidade do e- Quipamenlo. a elip.Omelro pode ser dividido em 5i.lerna de aQuilli9io dliil dadoll e

5i5lema alico.

A figura 50 da uma visao da parle exlerna do elipsomelro em sua versio alual. a sislema alico esLa monlado denLro de urna caixa prela. excelo 0 la-

ser de He-Ne. A caixa prela foi conslruida com dois objel1vos: a ) eliminar a lurru- no.idade do ambienle spbre 0 deleclor; b ) estabilizar larmicamente 0 sistema 6l1-

co. a sistema de aQuisiyao de dados

e

eonsliluido d~ "lock-in", microamperlmelro de e um reglslrador.

as eQuipamenlos mosLrados na flgura 50 com as suas resPQcl1vas especifica"oes sao os sp9ulnles: (1) - la'!:'er He-Ne ( OpLoElelronioa - St·m 16 ); (2) - microamperlmelro dc ( Keithley - 150B HlcrovolL AmmeLer); (3) - conlrolador do m~ dulador fotoela.lieo ( Horvue - PEH3. f: 50,3 kHz ); (4) - fonls de all. len.~o Keilhle.., - Hodelo 246); (5)- amplificador "lock-in" ( Prince Lon Applied Research - Modelo S204).

A figura 51 mOlilra a cCYlfi9uray~0 6lic. denlro da c.ixa prela A monlaQembaseia-s;;e na figura 19. Da eSG.lerda para a direita. encontram-se 09 se-

Quintes componentes: (1) - polarizador lmear de Quarlzo ( B - Halle ); (2) - modula- dor foloeliislico aluando oomo lamIna ).14 ( Horvue - PEH3, f: ~,3 kHz ); (3) - lamina )./4 (B-Halle)i (4) - objeliva de microscOpio ( Carl Zel.s - Jen. - 979943 )i C5i -

porla-amostra; (6) - analisado- ( polarizador linear - B-Hall~ ); (7) - fot.omulliplica-

dora ( ReA 931-A ).

o

perfll de len.ce. para fllme. fmo •• 6 POde .er Obtldo com a m- lroduyao de tres mOdificayOes: lamina )..14; objeliv8 de micrOSCQplOe oorla-amoslra A lamina ).14 esla fixada err. urn 90niomelro Que permile a medlda do 6.r'lgulo

e

para cal1brac;:ao do sislema pela leonica de elipsomelria nula. 0 angulo

e e

"'4!dido em re:- l~crio ao eixo x do l~boral6rlo mo.lrado naso flgura. 18 e 19 A objellva soerve parOl aue a area medida dOlamostra seja dOlor-dem de 10-3_mm2

. 0 perla-amostra foi cons-

truido ~specificamenle para esla monlagem Ha tanto deslocamenlo ~t.ical Quanto horizontal dOlamoslra.

0

desiocamenlo verlical

e

feit.o manualment.e no micremelro.

o

de.locamenlo horizont.al

s

realizado por urn molor de paslao. No port,e-amoslra. e- xi.lem doi. "micro-swilch" para prolec;:io do molor de pa •• o durante a I:l4IdidOi.

A inlensidade da luz de laser incidenle na fot.omultipl1cedora Q ale- nuada peia ut.ilizac;:ao de urn filt.ro NG-3 dOl Scholl Color Fillsr Glass. A eorrent.e dOl folomulliplicadora

e

dividlda em duas parles: a ) eomponenls de; b ) harmOnieos na freauencia de 50.3 kHz. A componenle de

e

medida pelo mieroamoe-lmelro cuja impedaneia de enlrada

ia

de 3.3 O. 0 primeiro harm8nieo de 50.3 kHz

e

medido pelo "lock-in" cuja impedancia d2 erllrada

e

de 100 HO.

o

"lock-in" aor-esenla na salda a voltagem V(wm)onde w••

e

a freaUen-

cia angular do modulador foloelilslico. 0 microampcrlmelro lran~forma a componen- le de da eorrenle na vollager.. Vtic' A razao R enlre V(w",)e VtiC

e

hlila Delo proprio "lock-in". 0 resullado flnal

e

uma voIla gem medida por um regi.trador. Desla forma. o perfil de lensoes Ii! dado Dela variac;:ao de R devido ao dR.loeamen~ horizonlal

do filme fino.

o

eliosonlelro oropo~lo por Shindo [12.131 • UII, inl'lrurr .• rllo allamun- te ~ensivel para medir relardac;:oes de ordem de 10·:l

A

Varias ~lapas foram segui- das durant. a montagem de U':l eQuipamento com e.ta preci.ao. As mlild~as real1za- das duranle 0 periodo de montagem deram informac;:oes para 0 aprirroramenlo dOl

confiabilidade do elipsOmetro

Primeiramenle. montou-se [) eUpsOmelro de Beor-do com a eonf Jgura- c;:ao 6tiea da fi9ura 18. A med.1d~da relarda~io

r

de uma amoslra faiL. Dor doi •• i- nai. ae

e

de.vantOl.io.a pelos seguint.e. molivo.; a ) • defOlsaQQmRslal1ea do modu-

lader «(10) ••• la embulida na me::Jida dOlIdefas.t;;18111dOlamostra (6) ambora aua oonlrl-

buiyao seia considerada descrezlveli b ) uso de dois "lock-in" para medJ.da das com- ponenles V b'llll) e V(ZwlIl); c) exist-encia do re~iduo do harmonica fundamental na me-

Fi.~õl 5 0 - Confi.QUrõl9~o Qxlgrnõl do ali.ol;Ôn\Qlro. (1.) - 1 . . U : ; Q I " " ~NQ;

(2) - microamperimeLro de, (3) - conLrolador do modula- dor foLoelá»lico; (4) - fonte de alla tensão; ( 5 ) - ampli-

ficador "lock-in"; (6) - cana preLa.

Fi~a 5 1 - Configuração ética na caixa preLa. ( 1 ) - polari,zador;

(2) -modulador foloeláslieo. (3) - lálT.mB).14; (4) - úbjetl- vai ( 5 ) - porta-amostra; (6) - anali5ador; (7) -fotomultipl1-

Fi~a 52 -Configuração inicial do elipsômetro: (1) - fütodiodo;

(21 - "lock-in" para medida _{de V(2Vlm);(3) - re'iJlstrador;}

(4) - controlador de motor de passo.

A figura 52 mostra os 2 equipamentos utilizados especifIcamente na

primeIra configuração: (1) - fOlodlOdo <IR5757)j (2) - amphf icador "lock-m" p_ra me-

dida de V(2w_{m) (} Princeton Applied Research - Modelo 124A ). AlÉm disso. existem ou-

tros eQuipamenlos Que não for.m especificados na figura 50 : (3) - registrador

ECB. (4) - controlador do molor de passo.

Não se pode medir a componente dc do 5inal provenilimle do fotodio-

do Islo se deve a sua configuraçâo eletrônica Que pode apresenlõr uma tensão de

~aida próxima a 100 Volts. O "lock-in" nso permite medir um ~inal de!:·.: amplitude.

Assim sendo, uliliza-se um filtro passa-alta na salda do folodiodo pa..-a medir as

componente,; V(•..lm) e V<2w",).

A figura 53 rflQstra a dependência de V(w_m) sem amostra em função

do ângulo da l~mina }'J4 <€I).Este ângulo

é

medido p,=10 goniômetro em relação ao ei-

xo x do l.boralório de .cordo com a figur. 18.

O

_{fundo de esc.la da medida da}

V(I-Jm )no "lock-in" é de 2 mV.A ~aida do sinal no "lock-in" é de 1 Volt com erro de

No documento Caracterização de filmes finos Sol-gel por elipsometria (páginas 89-120)