Nueva técnica para rastrear fenómenos superficiales rápidos
La reflexión de la luz es una forma muy potente de estudiar las propiedades de las superficies. Debido a su simplicidad, la elipsometría se ha utilizado ampliamente para estudiar las propiedades dieléctricas superficiales en aplicaciones prácticas que van de la microelectrónica a la biología. Dos socios industriales de Francia y Reino Unido y un centro de investigación griego unieron sus fuerzas para mejorar todavía más el tiempo de respuesta de esta técnica. Gracias a la financiación de la Unión Europea para el proyecto «SOPRA-FORTH partnership for the development of a microsecond ellipsometer» (SOFORT), los socios del proyecto obtuvieron un pequeño prototipo de elipsómetro portátil en estado precomercial con el fin de demostrar sus posibilidades para estudiar procesos superficiales ultrarrápidos. El prototipo era una combinación de la elipsometría, bien conocida, con la técnica emergente de la resonancia intracavidad, con un láser pulsado de alta frecuencia de pulso, una cavidad y un detector. Las mejoras de la sensibilidad y las resoluciones espectral y temporal fueron los elementos principales del trabajo del proyecto. Se insertó un prisma dentro de la cavidad para que la luz del láser sufriese reflexiones internas. El uso de recubrimientos dieléctricos en la superficie del prisma mejoró la sensibilidad de las mediciones a variaciones del índice de refracción en un factor cinco. El montaje del elipsómetro permitió realizar mediciones espectroscópicas en una amplia gama de longitudes de onda. Utiliza una fuente láser de luz blanca de banda ancha y espejos de banda ancha. Las distintas frecuencias ópticas se separan mediante una rejilla en la salida de la cavidad y una matriz de fotomultiplicadores sirve para detectar treinta y dos canales a la vez. Los socios del proyecto desarrollaron un sistema de adquisición de datos rápido basado en una matriz de puertas programable por campo que permitió aprovechar la frecuencia de repetición del láser (de 100 kilohercios a 1 megahercio (MHz)). Gracias a la mejora notable de la velocidad de adquisición de las medidas elipsométricas (hasta 1 MHz), el sistema permitía realizar análisis en tiempo real y registrar las mediciones. Los socios del proyecto utilizaron este sistema para monitorizar fenómenos en la escala de tiempo de microsegundos, por ejemplo para demostrar cómo las moléculas de tinte modifican el índice de refracción de la superficie a distintas temperaturas. La técnica demostrada mejoró sustancialmente la resolución temporal de la elipsometría clásica en órdenes de magnitud y a la vez mantuvo el montaje del dispositivo técnicamente simple. Los hallazgos del proyecto se divulgaron en distintas publicaciones.
Palabras clave
Fenómenos en superficies planas, elipsómetro, absorción intracavidad, resolución de microsegundos, propiedades superficiales
