Способ определения диэлектрической проницаемости материала тонкослойного объекта в терагерцевом диапазоне Российский патент 2024 года по МПК G01N21/3581 

Изобретение относится к методам определения оптических свойств тонкоплёночных объектов субволновой толщины в терагерцевой (ТГц) области спектра путём измерения характеристик поверхностных плазмон-поляритонов (ППП), направляемых проводящей подложкой, содержащей объект исследования. Может найти применение в рефрактометрии окисных и адсорбированных слоёв, в оптических сенсорных устройствах и контрольно-измерительной технике ТГц диапазона, в технологиях изготовления элементов микроэлектроники, лазерной и интегральной оптики.

Значение диэлектрической проницаемости материала тонкоплёночного объекта субволновой толщины может существенно отличаться от диэлектрической проницаемости этого же материала в образце толщиной много больше длины волны излучения [1]. Кроме того, часто при оптической диагностике материалов в медицине, материаловедении, нанотехнологиях актуальна проблема минимизации количества анализируемого вещества; в этом случае пробе нередко придают форму однородного по толщине тонкого слоя.

Известен рефлектометрический способ исследования тонкослойных объектов в субмиллиметровом диапазоне, который включает нанесение на плоскую подложку однородного по толщине объекта исследований. Далее последовательно освещают монохроматическим излучением при определённых углах его падения, как подложку свободную от объекта исследований, так и идентичную подложку, содержащую таковой объект. И измеряют в обоих случаях интенсивности отражённого излучения, после чего рассчитывают диэлектрическую проницаемость материала объекта по результатам измерений [2]. Основным недостатком известного способа является его низкая точность, что обусловлено как малым расстоянием взаимодействия излучения с объектом, составляющим доли длины волны излучения, так и погрешностями юстировки аппаратуры при смене образцов.

Известен способ отражательной эллипсометрии, применимый для исследования тонкослойных объектов в далёкой инфракрасной области спектра, включающий размещение объекта субволновой толщины на подложке с известными оптическими характеристиками, освещение объекта монохроматическим плоскополяризованным излучением, измерение поляризационных углов (ψ и Δ) отражённого излучения, расчёт диэлектрической проницаемости материала объекта по результатам измерений [3]. Основным недостатком эллипсометрии при исследовании тонкослойных объектов в ТГц диапазоне является низкая точность измерений, обусловленная, в частности: малым расстоянием взаимодействия излучения с объектом, нелинейностью фотодетектора, многократными переотражениями в оптическом тракте, неточностью установки нулевых положений поляризатора и анализатора [4].

Известен способ рефрактометрии слабопоглощающих тонкослойных объектов в ТГц диапазоне, включающий нанесение исследуемого слоя на метаповерхность (состоящую из металлизированных мета-атомов субволновых размеров), сформированную на прозрачной подложке, воздействие на исследуемый слой широкополосным или перестраиваемым по частоте монохроматическим ТГц излучением, измерение амплитудного и фазового спектров пропускания (отражения) излучения от структуры «исследуемый слой - метаповерхность - подложка», оценка смещения частоты возбуждаемого в металлизированных мета-атомах локализованного плазмонного резонанса в результате нанесения исследуемого слоя, расчёт диэлектрической проницаемости материала слоя по результатам измерений [5, 6]. Основной недостаток данного способа - низкая точность измерений, что обусловлено большой её зависимостью от поглощения подложки, сложностью обеспечения однородности исследуемого слоя на структурированной поверхности, быстрой деградацией металлизированной структуры при многократном нанесении и удалении исследуемого слоя на ее поверхность.

Новые перспективы в ТГц рефрактометрии открылись с разработкой метода ТГц спектроскопии с разрешением по времени (THz time-domain spectroscopy - THz TDS), позволяющего получать как амплитудный, так и фазовый спектр провзаимодействовавшего с объектом исследования широкополосного ТГц излучения [7]. Метод TDS включает воздействие на образец последовательностью идентичных пикосекундных импульсов широкополосного ТГц излучения, детектирование провзаимодействовавшего с образцом излучения фотоприёмником, периодически активируемым фемтосекундными световыми импульсами, получение усреднённой зависимости фототока от времени в течение одного импульса ТГц излучения, применение полного обратного фурье-преобразования к этой зависимости с целью получения как амплитудного, так и фазового спектров отражённого (прошедшего) излучения, расчёт по полученным спектрам ТГц спектра диэлектрической проницаемости материала образца. Наряду с впечатляющими достоинствами, метод TDS имеет ряд недостатков: 1) продолжительное время измерений, вследствие необходимости усреднения их результатов по большому количеству импульсов, что сопряжено с жесткими требованиями к синхронности и идентичности ТГц и световых импульсов [8]; 2) низкая разрешающая способность (порядка 1 см^-1) [9]; 3) низкая точность определения диэлектрической проницаемости материала тонкослойного образца, в связи с малым расстоянием взаимодействия излучения с объектом [10]; 4) высокое требование к плоско-параллельности граней подложки [11]; 5) громоздкость и высокая стоимость используемого оборудования.

Известен способ определения оптических констант тонкослойных объектов в инфракрасной области спектра, включающий нанесение объекта в виде однородного по оптическим свойствам слоя известной субволновой толщины на плоскую металлическую подложку, генерирование на ней монохроматическим инфракрасным р-поляризованным излучением пучка ППП, определение показателя преломления и показателя поглощения ППП до нанесения на подложку исследуемого слоя и при его наличии, расчёт диэлектрической проницаемости материала объекта по результатам измерений [12]. Основным недостатком этого способа является низкая точность определения показателя преломления ППП и, соответственно, - диэлектрической проницаемости материала исследуемого слоя; причинами этого являются: 1) применение интерференционной методики, предполагающей взаимодействие двух сходящихся объёмных волн, одна из которых порождена при дифракции ППП на неидеально прямоугольном ребре подложки; 2) низкое соотношение сигнал/шум ввиду малой интенсивности порождаемой при дифракции ППП объёмной волны и паразитные засветки, формируемые в месте регистрации интерференционной картины в результате взаимодействия объёмных волн, исходящих от освещаемого излучением источника края экрана (элемента преобразования излучения в ППП) и от изображения этого края в зеркальной металлической подложке (интерференция Ллойда).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ определения оптических свойств плёнок субволновой толщины в ТГц диапазоне, включающий нанесение объекта в виде однородного слоя известной субволновой толщины на плоскую подложку, генерирование на подложке идентичными пикосекундными импульсами объёмного излучения пучка широкополосных ППП до нанесения на неё исследуемого слоя и при его наличии, измерение в обоих случаях зависимости силы порождаемого ППП фототока от времени в пределах одного импульса, нахождение соответствующих амплитудных и фазовых спектров ППП с применением полного обратного фурье-преобразования к результатам измерений, определение по этим спектрам частотных зависимостей показателя преломления и показателя поглощения ППП до и после нанесения исследуемого слоя, расчёт диэлектрической проницаемости материала объекта на заданной частоте по релевантным значениям показателей преломления и поглощения ППП [13]. Основным недостатком этого способа является низкая точность определения диэлектрической проницаемости материала слоя вследствие: 1) малого соотношения сигнал/шум из-за высокой интенсивности паразитных объёмных волн, порождаемых как на элементе преобразования излучения источника в ППП, так и на неоднородностях поверхности образца вдоль трека ППП; 2) малого различия показателей преломления ППП на свободной от исследуемого слоя подложке и при его наличии на ней, что обусловливает большую ошибку определения диэлектрической проницаемости материала слоя по найденным значениям показателей преломления и поглощения ППП; 3) использование в расчётах справочного или вычисленного с применением модели Друде значения диэлектрической проницаемости материала подложки, а не определённого исследуемого слоя (скин-слоя) данного образца по результатам измерений; 4) невозможности строгого соблюдения синхронности и идентичности ТГц и световых импульсов в ходе продолжительных измерений, необходимых для усреднения их результатов по большому количеству импульсов.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является повышение точности способа определения диэлектрической проницаемости материала слоя в ТГц диапазоне.

Технический результат достигается тем, что в способе определения диэлектрической проницаемости материала тонкослойного объекта в ТГц диапазоне, включающем нанесение объекта в виде однородного слоя известной субволновой толщины на плоскую подложку, генерирование на ней ТГц излучением пучка ППП, определение показателя преломления и показателя поглощения ППП до нанесения на подложку исследуемого слоя и при его наличии, расчёт диэлектрической проницаемости материала объекта по результатам измерений, подложку выбирают проводящей и содержащей однородный покровный слой непоглощающего диэлектрика толщиной, при которой длина распространения ППП максимальна, излучение выбирают монохроматическим, оценку показателя преломления ППП выполняют с помощью собранного на подложке плазмон-поляритонного интерферометра Майкельсона, причём исследуемый слой выбирают механически прочным и наносят его только на ту часть подложки, по которой перемещается подвижное зеркало интерферометра.

Повышение точности измерений достигается, главным образом, в результате применения для определения показателя преломления ППП интерферометрической методики и использования для генерирования ППП не широкополосного, а монохроматического излучения; кроме того, дополнительными факторами повышения точности являются:

1) использование в расчётах предварительно определённой по результатам измерений диэлектрической проницаемости скин-слоя материала подложки (металла), а не её справочного значения или вычисленного с применением модели Друде для монокристаллической фазы металла;

2) наличие на поверхности подложки покровного слоя, уменьшающего радиационные потери ППП и интенсивность паразитных объёмных волн с трека ППП;

3) нанесение исследуемого слоя только на часть поверхности подложки, что позволяет сохранять неизменными условия преобразования излучения в ППП до нанесения на подложку исследуемого слоя и при его наличии на ней;

4) возможность применения метода рядов при определении показателя преломления ППП по интерферограмме, образованной большим числом идентичных осцилляций интенсивности.

Изобретение поясняется представленными рисунками:

На фиг.1 графиком рассчитанной для примера, иллюстрирующего реализацию заявляемого способа, зависимости показателя преломления ППП в структуре «напылённое золото - покровный слой ZnS толщиной 0.3 мкм - исследуемый слой полистирола - воздух» от разности хода ППП , необходимой для формирования интерферограммы с числом осцилляций ; здесь - необходимое для этого изменение пути ППП в «плече» с подвижным зеркалом в структуре «напылённое золото - слой ZnS толщиной 0.3 мкм - воздух», - аналогичное изменение пути пучка ППП, но при наличии в этой структуре исследуемого слоя.

На фиг.2 графиком зависимости значения диэлектрической проницаемости , при варьировании величины , найденной путём решения дисперсионного уравнения ППП для четырёхслойной структуры «напылённое золото - слой ZnS толщиной 0.3 мкм - слой полистирола толщиной 2.0 мкм - воздух».

Предлагаемый способ может быть реализован с использованием планарного интерферометра Майкельсона на ППП ТГц диапазона, схема которого и описание функционирования приведены в [14]. Способ осуществляется в два этапа.

При реализации первого этапа плоская поверхность оптически полированной подложки интерферометра содержит только непрозрачный слой металла (например, золота) и его покрытие из непоглощающего диэлектрика (например, из сульфида цинка) толщиной, при которой длина распространения ППП максимальна, а интегральные потери ППП (равные сумме их джоулевых и радиационных потерь) минимальны [15]. Путём смещения подвижного зеркала интерферометра изменяют путь, проходимый пучком ППП в «плече», содержащем это зеркало. По мере смещения зеркала фотоприёмное устройство, сопряжённое с компьютером, регистрирует первую интерферограмму.

Одному периоду интерференционной картины соответствует изменение разности фаз взаимодействующих волн и изменение пути ППП в «плече» подвижного зеркала на величину , что сопровождается набегом фазы ППП на: = (где , - длина волны излучения источника, - показатель преломления ППП). Тогда из равенства получим: . Поскольку интерферограмма, как правило, содержит N периодов, то , а (где - изменение пути ППП в «плече» переменной длины, равное удвоенному смещению зеркала). Заметим, что, согласно теории метода рядов [16], точность определения κ', пропорциональна числу осцилляций в интерферограмме.

Затем, закрыв поглотителем неподвижное зеркало, измеряют зависимость интенсивности ППП на выходе интерферометра от пройденного ими расстояния x при смещении подвижного зеркала и по этой зависимости определяют длину распространения ППП (определяемую как расстояние, на котором интенсивность ППП уменьшается раз), связанную с показателем поглощения ППП соотношением: , где двойка в знаменателе отражает тот факт, что фотоприёмник измеряет интенсивность волны (равную квадрату напряжённости её поля), а не её напряжённость, откуда - . Зная комплексный показатель преломления ППП , толщину покрытия и показатель преломления его материала, рассчитывают, используя дисперсионное уравнение ППП для трёхслойной структуры, диэлектрическую проницаемость скин-слоя металла, которая может значительно отличаться от его диэлектрической проницаемости, вычисленной по модели Друде [17].

На втором этапе измерений, на треке пучка ППП в «плече» с подвижным зеркалом размещают полоску исследуемого материала известной субволновой толщины и такой протяжённости вдоль трека, чтобы перемещение зеркала происходило в пределах полоски; причём материал исследуемого слоя должен быть достаточно механически прочным, чтобы не деформироваться под воздействием веса перемещаемого по ней зеркала. Как и на первом этапе измерений, зеркало приводят в движение и регистрируют вторую интерферограмму, период которой отличен от периода первой картины вследствие превышения показателя преломления ППП на участке с исследуемым слоем над показателем преломления ППП на свободной от этого слоя поверхности. Вследствие этого, теперь изменение фазы ППП на происходит в результате смещения зеркала по поверхности с исследуемым слоем на некоторое расстояние . Поскольку набег фазы ППП при прохождении ими дистанции равен: =, то из равенства получим: . Аналогично первому этапу, это позволяет рассчитать по измеренному изменению пути ППП (имея ввиду, что оно равно удвоенному смещению зеркала) и известному числу периодов во второй интерферограмме: .

Показатель поглощения ППП , распространяющихся в структуре «металл - покровный слой - исследуемый слой - воздух», определяют путём измерения зависимости интенсивности ППП на выходе интерферометра от пройденного ими расстояния x при смещении зеркала по участку поверхности с исследуемым слоем. По зависимости определяют длину распространения ППП в означенной четырёхслойной структуре: ; здесь - показателем поглощения ППП. Откуда: Используя определённый таким образом комплексный показатель преломления ППП в структуре «металл - покровный слой - исследуемый слой - воздух», а также найденную на первом этапе измерений диэлектрическую проницаемость скин-слоя металла, известные толщину исследуемого слоя, толщину покрытия и показатель преломления его материала, рассчитывают, используя дисперсионное уравнение ППП для четырёхслойной структуры, искомую диэлектрическую проницаемость материала исследуемого слоя на частоте источника излучения [18].

В качестве примера применения заявляемого способа сравним точности определения ТГц диэлектрической проницаемости слоя полистирола толщиной 0 мкм заявляемым способом и способом-прототипом [13]. Описанный в прототипе способ функционален только при использовании в качестве подложки полупроводника, при этом относительная ошибка определения составляет примерно 10%; при использовании же металлической подложки измерения способом-прототипом становятся невозможными ввиду: малого различия показателей преломления ППП на свободной от исследуемого слоя подложке и при его наличии на ней, а также вследствие низкой эффективности преобразования излучения источника в ППП из-за большой глубины проникновения поля ППП в воздух.

При применении же заявляемого способа и реализующего его устройства [14] оба эти ограничения преодолимы: малое различие показателей преломления ППП до и после нанесения исследуемого слоя - высокой точностью интерферометрических измерений и большой длиной пробега ППП; низкая эффективность преобразования излучения в ППП - применением методики генерирования ППП при дифракции излучения источника на прямоугольном ребре подложки с покровным слоем, когда эффективность достигает 60% [19-21].

В качестве проводящей подложки ППП-интерферометра выберем напылённое золото, диэлектрическая проницаемость скин-слоя которого на длине волны 141 мкм равна ; окружающая среда - сухой воздух с показателем преломления равным 1.000273; длина распространения ППП на такой подложке максимальна (≈19.5 см) при наличии на ней покровного слоя сульфида цинка (ZnS) с показателем преломления толщиной 300 нм, а показатель преломления ППП [17]. Пространственный период интерферограммы в этом случае равен: мкм. При максимальном смещении подвижного зеркала мм (что соответствует изменению пути ППП на 60 мм) на расстоянии мкм укладывается 425 целых периодов осцилляций.

Нанесение на трек ППП в структуре «золото - слой ZnS толщиной 0.3 мкм - воздух» слоя полистирола толщиной приводит к увеличению показателя преломления ППП до некоторого значения . Вследствие этого период интерферограммы уменьшится до ; соответственно уменьшится и путь ППП (до значения ) в «плече» переменной длины, при котором интерферограмма содержит такое же число целых периодов осцилляций. Разность путей ППП до и после нанесения исследуемого слоя: , откуда:

Таким образом, измерив период интерферограммы до нанесения исследуемого слоя и разность путей ППП , соответствующих одному и тому же числу периодов осцилляций интерферограммы, по формуле (1) можно определить искомое значение показателя преломления ППП при наличии на подложке исследуемого слоя.

На фиг. 1 изображён график зависимости рассчитанный по формуле (1) для рассматриваемого примера при 425. Согласно этому графику, при размещении подвижного зеркала интерферометра на платформе автоматизированной подвижки фирмы NewPort UTS50PP [22], характеризуемой точностью смещения платформы равной 1.0 мкм, заявляемый способ позволяет определять с точностью до , в то время как точность определения взятым в качестве прототипа способом составляет всего .

Пусть после нанесения исследуемого слоя полистирола, 425-й максимум интерферограммы сместился на расстояние мкм. Такое смещение, согласно фиг. 1, происходит при , что соответствует периоду интерферограммы мкм.

Далее, по измеренной при закрытом поглотителем неподвижном зеркале зависимости , определяют длину распространения ППП , которая в данной четырёхслойной структуре оказывается равна: см. Откуда:

Тогда решение дисперсионного уравнения ППП для четырёхслойной структуры [18] относительно диэлектрической проницаемости исследуемого слоя , при подстановке в него найденного комплексного показателя преломления ППП в структуре «металл - покровный слой ZnS - слой полистирола - воздух», а также найденную на первом этапе измерений диэлектрическую проницаемость скин-слоя металла (), известные толщину исследуемого слоя (2.0 мкм), толщину покрытия (0.3 мкм) и показатель преломления его материала (), даёт следующее значение .

Чтобы оценить ошибку определения в рассматриваемом примере, была рассчитана (путём решения дисперсионного уравнения ППП для четырёхслойной структуры [18]) зависимость получаемого значения при варьировании величины ; результаты расчётов представлены на фиг. 2 Анализ графика в предположении, что точность определения составляет , позволяет утверждать, что величина ошибки определения составляет примерно ; в способе-прототипе эта ошибка в 4 раза больше. И это даже без учёта того факта, что в способе-прототипе используется справочное (а не измеренное для конкретного образца) значение диэлектрической проницаемости поверхности металлической подложки.

Таким образом, по сравнению с прототипом заявляемый способ позволяет существенно повысить точность и адекватность определения диэлектрической проницаемости тонкослойного материала в терагерцевом диапазоне вследствие применения интерференционной методики, повышения соотношения сигнал/шум путём использования монохроматического излучения для генерирования ППП и снижения интенсивности паразитных объёмных волн с трека ППП нанесением на подложку покровного слоя диэлектрика, использования в расчётах предварительно определённой по результатам измерений диэлектрической проницаемости скин-слоя материала подложки, а не её справочного значения.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:

1. Твердохлеб П.Е., Пономарёва М.А. Оптические свойства тонких диэлектрических пленок: учебное пособие // Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2019 - 87 с. - ISBN 978-5-7782-3974-6

2. Gatesman A.J., Giles R.H., and Waldman J. High-precision reflectometer for submillimeter wavelengths // JOSA (B), 1995, v. 12, Is. 2, p. 212-219.

3. Основы эллипсометрии / Ржанов А.В., Свиташев К.К. и др., Новосибирск: Наука, 1979. - 422 с.

4. Азаров И.А., Швец В.А., Прокопьев В.Ю., Дулин С.А., Рыхлицкий С.В., Чопорова Ю.Ю., Князев Б.А., Кручинин В.Н., Кручинина М.В. Эллипсометр терагерцового диапазона // Приборы и техника эксперимента, 2015, № 3, с. 71-78.

5. Gerasimov V.V., Hafizov R.R., Kuznetsov S.A. et al. Exploiting localized surface plasmon resonances in subwavelength spiral disks for THz thin film sensing // Applied Sciences, 2020, v. 10, No. 10, Art. ID 3595. DOI: 10.3390/app10103595

6. Kameshkov O., Gerasimov V., Kuznetsov S. Sensing performance analysis of spiral metasurface utilizing phase spectra measurement technique // Photonics, 2023, v. 10, No. 3, Art. ID 243. DOI: 10.3390/photonics10030243

7. Auston D.H. and Cheung K.P. Coherent time-domain far-infrared spectroscopy // JOSA (B), 1985, v. 2, Is. 4, p. 606-612.

8. Han P.Y., Tani M., Usami M., Kono S., Kersting R., and Zhang X.-C. A direct comparison between terahertz time-domain spectroscopy and far-infrared Fourier transform spectroscopy// J. Appl. Phys., 2001, v. 89, No. 4, p. 2357-2359. DOI: 10.1063/1.1343522

9. Withayachumnankul W., Fischer B.M., Lin H., and Abbott D. Uncertainty in terahertz time-domain spectroscopy measurement // JOSA(B), 2008, v. 25, Is. 6, p. 1059-1072.

10. Lee K.-S., Lu T.-M., and Zhang X.-C. The measurement of the dielectric and optical properties of nano thin films by THz differential time-domain spectroscopy // Microelectronics Journal, 2003, v. 34, p. 63-69.

11. Gerasimov V., Kukotenko V., Lemzyakov A., Azarov I., Nikolaev N. Optical properties of sputtered thin zinc sulfide films in the mid-infrared and THz // Intern. Conf. “Synchrotron and Free electron laser Radiation: generation and application (SFR-2022)”, book of abstracts, p. 37. ISBN 978-5-904968-08-3

12. Alieva E.V., Beitel G., Kuzik L.A., Sigarev A.A., Yakovlev V.A., Zhizhin G.N., Van Der Meer A.F.G, and Van Der Wiel M.J. Linear and nonlinear FEL-SEW spectroscopic characterization of nanometer-thick films // Applied Spectroscopy, 1997, v. 51, No. 4, p. 584-591.

13. Isaac T.H., Barnes W.L., and Hendry E. Determining the terahertz optical properties of subwavelength films using semiconductor surface plasmons // Applied Physics Letters, 2008, v. 93, Art. ID 241115 (прототип)

14. Герасимов В.В., Никитин А.К., Лемзяков А.Г. Планарный интерферометр Майкельсона на поверхностных плазмонах терагерцевого диапазона // Приборы и техника эксперимента, 2023, № 3, с.67-79.

15. Gerasimov V.V., Knyazev B.A., Lemzyakov A.G., Nikitin A.K., Zhizhin G.N. Growth of terahertz surface plasmon propagation length due to thin-layer dielectric coating // JOSA (B), 2016, v. 33, Is. 11, p. 2196-2203.

16. Брюханов В.А. Методы повышения точности измерений в промышленности // М.: Издательство стандартов, 1991. - 108 c.

17. Gerasimov V.V., Nikitin A.K., Lemzyakov A.G., Azarov I.A., Kotelnikov I.A. Obtaining the effective dielectric permittivity of a conducting surface in the terahertz range via the characteristics of surface plasmon polaritons // Applied Sciences, 2023, v. 13, Art. ID 7898. DOI: 10.3390/app13137898

18. Pockrand I. Surface plasma oscillations at silver surfaces with thin transparent and absorbing coatings // Surface Science, 1978, v. 72, No. 3, p. 577-588.

19. Seymour R.J., Krupczak J.J., and Stegeman G.I. High efficiency coupling to the overcoated surface plasmon mode in the far infrared // Applied Physics Letters, 1984, v. 44, No. 4, p. 373-375.

20. Stegeman G.I., Wallis R.F., and Maradudin A.A. Excitation of surface polaritons by end-fire coupling // Optics Letters, 1983, v. 8, No. 7, p. 386-388;

21. Gerasimov V.V., Nikitin A.K., Lemzyakov A.G., Azarov I.A., Kotelnikov I.A. Evaluation of the efficiency of generation of terahertz surface plasmon polaritons by the end-fire coupling technique // Photonics, 2023, v. 10, Art. ID 917. DOI: 10.3390/photonics10080917

22. UTS50PP Motorized Linear Stage (newport.com) https://www.newport.com/p/UTS50PP

Изобретение относится к методам определения оптических свойств тонкоплёночных объектов субволновой толщины. Способ определения диэлектрической проницаемости материала тонкослойного объекта в терагерцевом диапазоне включает нанесение объекта в виде однородного слоя известной субволновой толщины на плоскую подложку, генерирование на ней терагерцевым излучением пучка поверхностных плазмон-поляритонов (ППП), определение показателя преломления и показателя поглощения ППП до нанесения на подложку исследуемого слоя и при его наличии, расчёт диэлектрической проницаемости материала объекта по результатам измерений. При этом подложку выбирают проводящей и содержащей однородный покровный слой непоглощающего диэлектрика толщиной, при которой длина распространения ППП максимальна, излучение выбирают монохроматическим, оценку показателя преломления ППП выполняют с помощью собранного на подложке плазмон-поляритонного интерферометра Майкельсона. Исследуемый слой выбирают механически прочным и наносят его только на ту часть подложки, по которой перемещается подвижное зеркало интерферометра. Техническим результатом является повышение точности способа определения диэлектрической проницаемости материала слоя в ТГц диапазоне. 2 ил.

Способ определения диэлектрической проницаемости материала тонкослойного объекта в терагерцевом диапазоне, включающий нанесение объекта в виде однородного слоя известной субволновой толщины на плоскую подложку, генерирование на ней терагерцевым излучением пучка поверхностных плазмон-поляритонов (ППП), определение показателя преломления и показателя поглощения ППП до нанесения на подложку исследуемого слоя и при его наличии, расчёт диэлектрической проницаемости материала объекта по результатам измерений, отличающийся тем, что подложку выбирают проводящей и содержащей однородный покровный слой непоглощающего диэлектрика толщиной, при которой длина распространения ППП максимальна, излучение выбирают монохроматическим, оценку показателя преломления ППП выполняют с помощью собранного на подложке плазмон-поляритонного интерферометра Майкельсона, причём исследуемый слой выбирают механически прочным и наносят его только на ту часть подложки, по которой перемещается подвижное зеркало интерферометра.