Fungsi, Definisi, Keunggulan, dan Cara Kerja Ellipsometer

Fungsi:  Mengetahui berbagai parameter sifat optik dari medium yang akan diuji, baik padat maupun cair, isotropik (sifat optik tidak tergantung […]

Fungsi: 

  • Mengetahui berbagai parameter sifat optik dari medium yang akan diuji, baik padat maupun cair, isotropik (sifat optik tidak tergantung arah) maupun anisotropik (sifat optik tergantung arah), lapisan tipis (thin film) maupun berupa lapisan yang tebal (bulk). Adapun sifat optik yang dapat dikur adalah index bias, ketebalan lapisan, koefisien serapan, dan lain-lain.
  • Mengukur ketebalan lapisan tipis antara 0,1 nm hingga 8 um (8.000 nm) dengan akurasi mencapai 1 nm, bahkan mampu mengukur ketebalan hingga 32 lapisan yang tersusun secara bertumpuk-tumpuk (spesifikasi ellipsometer SpecEl-2000-VIS.
  • Memantau fenomena perubahan suatu permukaan bahan akibat oksidasi, pemendapan lapisan, dan lain-lain.
  • Mengukur faktor fisik dari suatu bahan yang dapat mengakibatkan perubahan sifat-sifat optik yang disebabkan oleh dikenakannya medan listrik, medan magnet, tekanan dan suhu.
  • Digunakan secara luas di berbagai industri mikroelektronika , minyak, kedokteran, dan lain-lain.
    Mikroelektronika: menentukan ketebalan lapisan silikon teroksidasi oleh udara bebas (SiO2) yang terendap di atas permukaan wafer silikon (Si), juga memonitor pengaruh endapan dari gas nitrides, sulfides ke atas permukaan wafer silikon.
    Kedokteran: meneliti reaksi antigen-antibodi pada lapisan tipis .

Definisi:
Ellipsometer adalah suatu alat yang dapat digunakan untuk mengukur sifat-sifat optik dari suatu media yang diuji. Prinsip fisikanya didasarkan pada analisis fenomena pantulan sinar cahaya (panjang gelombang tertentu) terhadap suatu media yang diuji dengan menganalisis perubahan pengkutuban (polarisasi) sinar yang dipantulkan. Dengan menganalisa perubaan intensitas sinar akibat pantulan gelombang tersebut, maka dimungkinkan untuk mengetahui berbagai parameter sifat optik seperti parameter index bias, ketebalan, koefisien serapan, dan lain-lain dari medium yang dikenainya.

Keunggulan:

Beberapa faktor keuntungan yang dapat diperoleh dari alat ini antara lain :

  • Tidak mengganggu sifat – sifat fisis dari permukaan sampel yang diukurnya untuk panjang gelombang tertentu yang dapat dipilih
  • Cukup sensitif untuk pengukuran antarmuka (interface) dari suatu struktur media yang memiliki ukuran cukup kecil
  • Dapat dioperasikan pada udara bebas (tidak harus pada kondisi khusus seperti ruang hampa), Dapat diperoleh hasil secara langsung (in situ) dari pengukuran.

Cara kerja alat:

ins14g1

Prinsip fisika yang diterapkan adalah perubahan pengkutuban (polarization) sinar dengan panjang gelombang tertentu yang terjadi sewaktu sinar dipantulkan atau diteruskan pada media. Dengan menganalisa perubahan intensitas sinar akibat pantulan gelombang tersebut, maka dimungkinkan untuk mengetahui berbagai parameter sifat optik dari medium yang dikenai, seperti parameter index bias, ketebalan, koefisien serapan, dan lain-lain.

Ellipsometer memiliki sumber sinar dari jenis lampu halogen dengan pemilihan pemilihan panjang gelombang tertentu yang dapat dilakukan dengan menggunakan prisma atau chopper, atau sinar laser seperti laser He-Ne (Helium-Neon) dengan panjang gelombang, λ = 632.8 nm. Sedangkan detektor sinar dapat digunakan berbagai macam detektor dari bahan semikonduktor yang memiliki kepekaan cukup tinggi. Jika proses deteksi ini dilakukan dengan menggunakan komputer maka akan dapat dilakukan perhitungan nilai pantulan sinar dan parameter lain dengan lebih cepat. Sudut datang sinar terhadap sumbu normal (θ) adalah sama dengan sudut pantul sinar.

Untuk desain alat ini posisi sumber sinar dan detektor harus dapat diubah secara akurat. Cara lain bagi membolehkan membuat variasi sudut datang sinar adalah dengan merubah posisi sampel yang akan diukurnya dan posisi detektor. Ellipsometer juga memiliki beberapa kemudahan sebagai suatu alat ukur yang dapat dikembangkan untuk berbagai aplikasi yang lebih luas lagi. Alat ini dapat dipindah-pindahkan (portable) dengan mudah sehingga fleksibel bagi pengukuran di berbagai tempat dari struktur yang ada. Kinerja alat yang relatif mudah, biaya operasional yang relatif murah dengan tingkat akurasi yang cukup tinggi ini memungkinkan untuk didesain di berbagai laboratorium.

Prinsip matematikanya yang mendasari dapat dibaca di:

http://elektroindonesia.com/elektro/inst14.html

 

Sumber tulisan:

  • http://elektroindonesia.com/elektro/inst14.html
  • http://digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/0853-991X-409.pdf
  • fisika.um.ac.id/download/doc_download/110-ellipsometer.html

Tinggalkan Komentar

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *