O que é um elipsômetro ?

Elipsometria é uma técnica óptica que permite a medida da espessura e as propriedades ópticas de filmes extremamente finos ou camadas de um material. As propriedades mensuráveis são o índice de refração (ou quanto a luz é desviada) e a magnitude da absorção de luz, ou seja, do chamado coeficiente de absorção.

O equipamento para a realização destas medidas é o elipsômetro. O princípio de funcionamento de um elipsômetro está baseado na irradiação (com um fonte de luz muito bem definida) de um material e a posterior captura de sua reflexão. Os modernos elipsômetros fazem uso de lasers como fontes de luz. Geralmente é utilizado o laser de He-Ne (Hélio-Neônio).

O feixe de luz passa primeiramente através de um polarizador, de modo que somente a luz orientada numa direção bem conhecida pode prosseguir. Esta, em seguida, passa através de um dispositivo denominado compensador, cuja finalidade é polarizar elipticamente o feixe de luz. Só então a luz remanescente atinge o material sob estudo.

A análise é feita considerando a Lei de Snell que diz que quando um feixe de luz interage com um material, parte dele será refletido imediatamente e parte atravessará o material, antes da reflexão. Através da medida da diferença entre duas reflexões, a espessura do material poderá ser determinada. A luz refletida também sofre uma mudança na polarização, de tal sorte que esta é usada para calcular o índice de refração e o coeficiente de absorção.

Os dados de elipsometria dependem do índice de refração do meio ambiente (ar), do (s) filme (s), substrato e espessura do filme (s).

Créditos: University of Colorado

Para que um elipsômetro trabalhe adequadamente, o material sob exame precisa satisfazer certas propriedades físicas. A amostra precisa ser composta de um número pequeno de camadas bem definidas. As camadas devem ser opticamente homogêneas, ter estrutura molecular idêntica em todas as direções e refletir quantidades significativas de luz. Se algum destes requisitos não for atendido, os procedimentos-padrão não funcionarão.

Elipsômetro.

Créditos: CSIC (Espanha)

Os elipsômetros são dispositivos extremamente sensíveis, capazes de medir camadas tão finas quanto camadas atômicas. São muito usados na indústria de semicondutores, onde é muito comum o crescimento - por métodos químicos -, de camadas sucessivas, uma sobre as outras.

A elipsometria é uma técnica não-destrutiva. Os materiais medidos por esta técnica não sofrem danos adversos durante o processo. Tal aspecto tem feito com que a o uso da elipsometria tenha aumentado muito no estudo de sistemas biológicos. Como sabemos, materiais biológicos estão longe de ser uniformes, como é o caso dos materiais manufaturados, não apresentando, portanto, as características necessárias para as medidas de elipsometria. Contudo, para o estudo destes materiais novas técnicas estão sendo desenvolvidas, tendo por base o uso de múltiplos elipsômetros, dispostos em diferentes ângulos.

Nota do Editor Científico: o material que serviu de base para este texto foi obtido em www.wisegeek.com. Texto/Adaptação - Oswaldo Luiz Alves. As ilustrações apresentadas foram obtidas em www.google.com.