Měření nanodrsnosti pomocí optických metod a mikroskopie atomové síly

OHLÍDAL, Ivan, Daniel FRANTA and Petr KLAPETEK. Měření nanodrsnosti pomocí optických metod a mikroskopie atomové síly (Measurement of nanoroughness using optical methods and atomic force microscopy). In Kvalita a GPS 2005. Brno: Subkomise metrologie při TNK 7, 2005, p. 131-139. ISBN 80-214-3033-8.

Basic information

• Original name: Měření nanodrsnosti pomocí optických metod a mikroskopie atomové síly
• Name (in English): Measurement of nanoroughness using optical methods and atomic force microscopy
• Authors: OHLÍDAL, Ivan (203 Czech Republic, guarantor), Daniel FRANTA (203 Czech Republic) and Petr KLAPETEK (203 Czech Republic).
• Edition: Brno, Kvalita a GPS 2005, p. 131-139, 9 pp. 2005.
• Publisher: Subkomise metrologie při TNK 7

Other information

• Original language: Czech
• Type of outcome: Proceedings paper
• Field of Study: 10302 Condensed matter physics
• Country of publisher: Czech Republic
• Confidentiality degree: is not subject to a state or trade secret
• WWW: URL
• RIV identification code: RIV/00216224:14310/05:00013550
• Organization unit: Faculty of Science
• ISBN: 80-214-3033-8
• Keywords in English: Drsnost; AFM; Elipsometrie; Odrazivost
• Tags: AFM, Drsnost, Elipsometrie, Odrazivost

Abstract

V tomto příspěvku je podán přehled statistických veličin charakterizujících náhodně drsné povrchy, které jsou významné z hlediska praxe. Dále jsou popsány způsoby měření těchto veličin pomocí mikroskopie atomové síly a optické metody založené na kombinaci spektroskopické elipsometrie a spektroskopické reflektometrie. Tyto způsoby jsou ilustrovány prostřednictvím výsledků dosažených u náhodně drsných povrchů monokrystalu křemíku a u drsných horních rozhraních tenkých vrstev TiO2. Obdržené výsledky u obou druhů náhodně drsných povrchů pomocí kombinované optické metody a mikroskopie atomové síly jsou vzájemně srovnány. Je také provedena diskuse chyb, které mohou ovlivnit hodnoty statistických veličin určených pomocí mikroskopie atomové síly. V tomto příspěvku navíc ukážeme, že pomocí obou výše zmíněných experimentálních technik je možné provést i kvantitativní charakterizaci náhodně drsných povrchů vykazujících nanometrický charakter, tj. povrchů jejichž výškové nerovnosti jsou popsány standardními odchylkami s hodnotami menšími než 10 nm. Zároveň také ukážeme, že v případě nanometricky drsných povrchů je nutné z principiálních důvodů očekávat zřetelné rozdíly v hodnotách jejich statistických veličin určených pomocí mikroskopie atomové síly na jedné straně a pomocí kombinované optické metody na straně druhé.

Abstract (in English)

In this contribution a review of statistical quantities characterizing randomly rough surfaces that are important from the point of view of practice is presented. Furthermore, methods of measuring these quantities by means of atomic force microscopy and optical method based on combination of spectroscopic ellipsometry and spectroscopic reflectometry are described. These methods are illustrated through the results achieved for randomly rough surfaces of silicon single crystal and rough upper boundaries of thin films of TiO2. The results obtained for both the rough surfaces using the combined optical method and atomic force microscopy are mutually compared. A discussion of errors influencing the values of the statistical quantities determined by atomic force microscopy is also carried out. In this contribution we will moreover show that by means of both the mentioned experimental techniques one can even perform a quantitative analysis of the randomly rough surfaces exhibiting nanometric character, i.e. the surfaces whose height irregularities are described by the standard deviations smaller than 10 nm. Simultaneously, we will also present that in the case of the nanometric surfaces it is necessary to expect evident differences in values of their statistical quantities determined using atomic force microscopy on the one hand and combined optical method on the other hand.

Links

• FT-TA/094, research and development project: Name: *Vývoj metod pro charakterizaci defektů na površích pevných látek.

Investor: Ministry of Industry and Trade of the CR