Интерференционная микроскопия и интерферометрия

Количественная оценка неоднородности показателей преломления, а также неровностей микрорельефа поверхности кристалла осуществляется методами интерферометрии. Наиболее чувствителен (порядка нескольких ангстрем) метод многолучевой интерференции. Метод двулучевой интерференции характеризуется чувствительностью порядка 200 Å.

Практическое применение явлений интерференции для исследования неровностей микрорельефа поверхности кристаллов сводится к выявлению непостоянства в изменении разности хода и разности фаз между интерферирующими лучами. Изменения эти возникают из-за неплоской поверхности кристалла. При идеально плоском характере поверхности кристалла интерференционные картины представляют систему интерференционных полос (полос равного оптического хода). Микрорельеф на поверхности вызывает флуктуации, смещение в интерференционной картине. Величина этого смещения количественно характеризует неровности микрорельефа.

В двулучевой интерференции используется пара интерферирующих лучей проходящих разные пути от источника света до места пересечения, где происходит интерференция. Если изменяется толщина образца, то мы наблюдаем смещение полос равной толщины (в монохроматическом свете). Легко получить соотношение: , где h- высота или глубина неровности на исследуемой плоской поверхности; λ – длина волны; ; l₁ - величина изгиба; l₂ – расстояние между интерференционными полосами. Все промеры ведутся на интерферометре. При двулучевой интерферометрии рельефных поверхностей

удобнее проводить в отраженном свете. При этом интерферометр совмещен с микроскопом.

Широко распространен для испытания поверхностей интерференционный микроскоп МИИ – 4, разработанный по схеме интерферометра Линника (рис. 3.18). Для простоты на схеме опущена проекционно-увеличивающая система. Луч от источника света в светоделительном кубике разделяется на два луча. Один, проходящий через светоделительный кубик, попадает на поверхность испытательного зеркала, отражается от него и в светоделительном кубике еще раз отражается в глаз наблюдателя. Второй луч в светоделительном кубике направлен на испытуемую поверхность, отражается от нее и, проходя через светоделительный кубик, попадает в глаз наблюдателя. Лучи, пройдя разные пути при повторном смещении, в результате возникающей разности фаз интерферируют. Поверхность испытательного зеркала идеально гладкая, и возмущения в интерференционной картине вызывают неровности микрорельефа испытуемой поверхности.

Метод интерференции позволяет видеть изменение напряжения при переходе от затравки к кристаллу.

При двулучевой интерферометрии многократно отраженными лучами пренебрегают из-за их малой интенсивности.

В многолучевой интерферометрии применяются поверхности отражения с очень высокой отражающей способностью, и тогда многократно отраженные лучи, а не только первый луч, существенно влияют на характер интерференционной картины.

Количественная оценка неоднородности показателей преломления может быть проведена с помощью интерферометра Майкельсона. По характеру и величине деформации интерференционных полос можно рассчитать градиент показателя преломления между определенными точками в различных направлениях.

Интерференционные полосы, направленные радиально в кристаллах, имеют, как правило, изогнутую форму, указывающую на постепенное повышение показателя преломления растущего кристалла от центра к периферии, что свидетельствует о возрастании в том же направлении распределение примеси.