固體樣品分析:鏡面反射率 (Specular Reflectance) 測定

鏡面反射率測定適合量測表面光滑,反射面呈亮面的固體樣品。測量時須先使用標準樣品 (一般為鋁鏡) 進行基線校正 (將鋁鏡的光反射強度定義為100 %R,如下圖(a));再測量待測樣品的反射強度 (如下圖),經以下運算:

反射率 (%R) = (待測樣品的反射光強度) / (標準樣品的反射光強度)

將各波長的反射率數值串聯起來,即形成X軸為波長、Y軸為反射率的反射光譜圖。

當待測樣品的反射率高於鋁鏡 (例如:鍍高反射膜的wafer),測得的相對反射率可能>100 %R。此時使用絕對反射測定套件是較好的選擇。

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一般而言,鏡面反射率的大小與光的入射角 (Angle of Incidence, AOI, 一般以θ表示) 以及光的偏光特性有很大的關係。當入射角>12度時,S偏光 (藍色) 與P偏光 (橘色) 的反射率數值差異愈大 (如下圖)。而光譜儀內的光學元件如:繞射光柵 (grating)、反射鏡面等因為材質的雙折射特性 (birefringence) 讓入射光會產生部分極化的現象。因此,測量入射角>12度的鏡面反射率時,必須使用去偏光鏡 (depolarizer) 或利用偏光鏡分別量測S、P偏光再取平均的方式,才能避免因為不同光譜儀間不同的偏光特性造成的反射率誤差。

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實例:S偏光 (藍色)、P偏光 (橘色) 在不同入射角 (X軸) 與反射率 (Y軸) 的關係圖, P偏光反射率為0的角度即為布魯斯特角 (Brewster Angle)。