Temperatur-Einheit für Woollam-Ellipsometer

Im Zeitalter der Dünnschichttech­no­logie müssen Material- und Schicht­eigenschaften nicht nur bei Raumt­em­peratur, sondern auch tem­pe­­ratur­abhängig verstanden werden. So zeigen viele Materialien deutlich ausgeprägte Änderungen in den opti­schen Konstanten als Funktion der Tem­peratur. Dies können z. B. Pha­sen­über­gänge in Halbleitern sein oder, wie bei Vanadiumdioxid (VO₂), der Übergang vom Halbleiter zur metallischen Phase, welcher mit drastischen Änderungen in den optischen und elek­tronischen Eigenschaften einhergeht.

Die Glasübergangstemperatur T_g ist eine der wichtigsten Charakteristiken von amorphen und semikristallinen Polymeren, wo abrupte Änderungen der physikalischen Eigenschaften eintreten. Die Ellipsometrie ermöglicht die Bestimmung der T_g von sehr dünnen Filmen. Dazu werden die Schicht­dickenänderungen während mehre­rer Temperaturrampen ermittelt (s. Abb. 1a und b am Beispiel von Poly­styren).

Mittels der Linkam -Temperatureinheit können mit allen Woollam-Systemen wie M-2000, RC2 und VASE, temperaturabhängige Ellip­so­me­triemessungen über einen weiten Bereich von -70 °C bis 600 °C durchgeführt werden. Die Heiz­ein­heit ist ein geschlossenes Sys­tem mit optischen Fenstern für einen Einfallswinkel von 70°. Sie kann aber auch offen und damit bei anderen Einfallswinkeln betrieben werden. Anschlüsse zur Gasspülung sind vorhanden.

Ein im Lieferumfang enthaltener N₂-Dewar mit Pumpe sorgt durch flüssigen Stickstoff für eine aktive Kühlung des Systems. Damit können Heiz- und Kühl­zyklen über vordefinierte Re­zep­te automatisch gefahren werden. Die ge­wünschten Temperaturprofile lassen sich schnell und flexibel erzeu­gen. Die Ansteuerung ist komplett in die Ellipsometer-Software integriert. So wird mit jedem Mess­punkt/Mess­spektrum die jeweilige Tem­peratur ab­gespeichert und kann anschließend im Modell als Setz­wert der zugeordneten optischen Kon­stanten bei dieser Temperatur verwendet werden.

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