HOME > 膜厚測定システム > 膜厚測定アプリケーション > 赤外領域における屈折率，消衰係数測定 3
赤外領域における屈折率，消衰係数測定 3
分光エリプソメーターは，精密な膜厚測定ができるだけではなく，精度の高い光学定数（屈折率： n ，消衰係数： k ）の測定が可能です．赤外域多入射角分光エリプソメーター IRVASE Mark II（J. A. Woollam社）を使えば，近赤外から遠赤外領域にわたる広い波長領域1.7 〜 30µmで光学定数（屈折率： n ，消衰係数： k ）を測定することができます．さらに，紫外可視近赤外の分光エリプソメトリーデータ（Ψ，Δ）と繋げて総合的に解析すれば，紫外から遠赤外領域をカバーする非常に広い波長領域の光学定数スペクトルを得ることができます．
[1] 田所利康：「広帯域化を遂げる分光エリプソメトリー」，光学,51, 10 (2022) 455.
BK7ガラス基板の紫外〜遠赤外領域における光学定数スペクトル測定
BK7ガラスは，光学的な測定に使用される非常にポピュラーな材料です． ここでは，約1 mm厚のBK7ガラス基板をサンプルにして，IRVASE Mark IIを用いて測定した近赤外〜遠赤外領域：1.7 〜 30µmのΨ，Δスペクトルに，回転補償子型分光エリプソメーター（J. A. Woollam社製 M-2000DI）を用いて測定したΨ，Δスペクトル（波長範囲： 193 nm 〜 1690 nm）を加えて，総合的に解析して求めた紫外〜遠赤外領域：0.193 〜 30µmにおけるSiO2の光学定数スペクトルを示します．
測定サンプルは，厚さ約1 mmのBK7ガラス基板です．基板裏面に裏面反射防止処理を施して，表面にラフネス層があるバルク材料として層構造をモデル化しました． 測定には，赤外域多入射角分光エリプソメーターIRVASE Mark II（J. A. Woollam社）を用い，波長範囲：1.7 〜 30µm，入射角は50°，60°の2入射角で測定しました．
回転補償子型分光エリプソメーターM-2000DI（J. A. Woollam社）の測定で得られた波長範囲： 193 nm 〜 1690 nmのΨ，Δスペクトルを加えて，紫外から遠赤外領域にわたる波長領域0.193 〜 30µmで総合的に解析して光学定数スペクトルを求めました．解析の結果，厚さ2.444 nmの表面ラフネス層を加えることでより良い収束が得られました．
図1 BK7ガラスの紫外から遠赤外領域における光学定数（波長リニア）
図2 BK7ガラスの紫外から遠赤外領域における光学定数（波長対数）
BK7は，ホウケイ酸ガラスの一種で，Schott Glass 社（現Schott AG社）の商品名です．現在では，BK7の物性（屈 折率nd = 1.517，アッベ数 64.2）と同等のガラスが広く使われていて，BK7 相当品などと呼ばれます． つまり，一般にBK7と呼ばれる光学ガラスは，可視領域のごく狭い波長範囲で屈折率が同様の正常分散をしていることしか保証されておらず，可視領域以外の波長では光学定数が異なる可能性があります． 特に，赤外領域では充分な光学定数データもないなため，赤外領域における光学材料のアプリケーション開発では，正確な光学定数測定が必要になります．
