L'ellipsométrie

Résumé du document

La technique d'ablation laser a été utilisée afin de déposer des couches minces de FeTiO3 sur un substrat de saphir Al2O3. L'ablation laser est réalisée dans un bâti à ultra-vide, où un faisceau laser est pointé sur la cible à déposer (FeTiO3). Le laser fournit une énergie suffisante pour transformer la matière solide de la cible, en phase vapeur. Il se crée alors un plasma à la surface de la cible. L'éjection de matière à la surface de la cible vient alors se déposer à la surface du substrat. La focalisation du faisceau laser à un même endroit de la surface de la cible peut entraîner la perforation de cette dernière. Pour cela, la cible sera tournante. De plus, afin d'homogénéiser le dépôt à la surface du substrat, le substrat est animé d'un mouvement de rotation.

Extraits

[...] L'ellipsométrie Sommaire Introduction 2 I. Rappels II. Principe III. Partie expérimentale 6 IV. Résultats expérimentaux et discussion 6 Résultats expérimentaux 6 Discussion Conclusion 8 Table des figures Figure 1 : Schéma du dépôt dans le bâtis de préparation 2 Figure 2 : schéma explicitant la relation de Snell-Descartes Figure 3 : Modification par réflexion de la phase et de l'amplitude de la lumière polarisée monochromatique 4 Figure 4 : Courbes expérimentales en rose (obtenues après 90 minutes de dépôt), superposées à une courbe simulée en bleu 6 Introduction La technique d'ablation laser a été utilisée afin de déposer des couches minces de FeTiO3 sur un substrat de saphir Al2O3. [...]

[...] Figure 1 : Schéma du dépôt dans le bâti de préparation Le dépôt de FeTiO3 sur substrat saphir obtenu par cette technique peut être suivi in situ par diffraction d'électrons de forte énergie en réflexion (RHEED) ou par ellipsométrie. C'est cette dernière technique qui est utilisée. Dans un premier temps, le principe d'ellipsométrie sera explicité, puis dans un second temps l'exploitation des résultats sera effectuée. Pour finir, les avantages et les inconvénients de l'ellipsométrie seront abordés. Ellipsométrie L'ellipsométrie est une technique d'analyse optique qui permet de déterminer l'indice de réfraction ainsi que l'épaisseur et la rugosité de couches minces. Elle permet notamment de suivre in situ l'évolution du dépôt en simultanée. I. Rappels. [...]

[...] Principe. Le principe de l'ellipsométrie est basé sur l'analyse du changement de l'état de polarisation de la lumière après réflexion sur la couche déposée. Une onde lumineuse polarisée rectilignement est envoyée sur un échantillon et est ensuite réfléchie elliptiquement. Figure 3 : Modification par réflexion de la phase et de l'amplitude de la lumière polarisée monochromatique De manière générale, l'état de polarisation d'une onde peut être décomposée sur une base dont les composantes sont : - Onde de type P : polarisation rectiligne parallèle au plan d'incidence - Onde de type S : polarisation rectiligne perpendiculaire au plan d'incidence On suppose la continuité du champ électrique au niveau de l'interface, ce qui nous permet de calculer les coefficients d'amplitude des champs électriques des ondes réfléchies et transmises par rapport à l'onde incidente. [...]

[...] ρ peut définitivement s'écrire sous la forme : ρ = tanΨ cosΔ En pratique l'ellipsométrie permet de mesurer le rapport . Par la suite, ces données expérimentales permettent de calculer Ψ et Δ par le biais du logiciel SpectraRay. Ainsi, les différentes caractéristiques du matériau sont déterminées (indice, rugosité, épaisseur). III. Partie expérimentale On réalise plusieurs mesures de l'épaisseur de la couche de FeTiO3 déposée au cours du temps, sur un substrat d'épaisseur Al2O Ǻ. On veut donc connaître l'épaisseur de notre couche d'oxyde. [...]

[...] Cependant, cette technique nécessite une bonne connaissance du modèle physique du matériau et il existe de nombreuses solutions non physiques à discriminer. De même, la surface et l'état de surface des échantillons posent problème. De plus, l'homogénéité ainsi que la planéité du matériau doivent être satisfaites. Néanmoins, l'ellipsométrie spectroscopique présente bien des avantages. Elle est non destructive et peut être réalisée in situ et instantanée dans le temps. Couplée à un autre appareil donnant l'épaisseur physique des couches, l'ellipsométrie reste une technique de précision quant à la mesure de l'épaisseur. [...]