Characterization of special anisotropic structures using Mueller matrix ellipsometry

Daniel Vala

Bachelor's thesis

Abstract:

Záměrem této bakalářské práce je rozšířit a rozvinout techniku měření pomocí elipsometrie Muellerovy matice. V rámci této práce byla navrhnuta původní metoda měření optické aktivity a exkluzivně přes širokou spektrální oblast mezi 400--900~nm byla vypočtena specifická optická stáčivost cukerných roztoků. K ověření správnosti této metody bylo použito Lu-Chipmanova rozkladu. Značný důraz byl v této práci kladen na pěstování monokrystalů sacharózy a kokrystalů butandiových kyselin metodou pomalé evaporace. Výsledkem jsou kvalitní krystaly, jejichž monokrystalická struktura byla potvrzena užitím polarizačního mikroskopu. Za účely budoucího výzkumu byla elipsometricky změřena optická spektra minerálů pyritu a kasiteritu, přičemž jejich dielektrické tensory byly vypočítány užitím modelů splňující Kramers-Kronigovy relace. Jeden z cílů této práce je také charakterizace difrakčních struktur. Přenastavením a změnou hardwarové konfigurace RC2 elipsometru společnosti Woollam bylo dosaženo možnosti automaticky a efektivně charakterizovat blejzované difrakční mřížky, za účelem stanovení jejich difrakčních účinností.

Abstract:

This bachelor thesis is focused on the developement and extension of the Mueller matrix spectroscopic ellipsometry measurement techniques. A novel method of optical activity measurement was developed and specific rotatory powers of the saccharides solutions were calculated exclusively over spectral range of 400--900~nm. Lu-Chipman decomposition of according experimental Mueller matrix was conducted to confirm the corectness of the method. Particular emphasis was placed on the growth of sucrose monocrystal and butanedioic acid cocrystals using slow evaporation method. Good-quality monoctystals were grown as was verifyed using polarization microscopy. For the purpose of future research, pyrite and cassiterite minerals were measured ellipsometrically, and their dielectric tensor spectra were determined using Kramers-Kronig consistent models. The one of this thesis goals is also to characterize the diffraction structures. We rearrange the standard Woollam RC2 ellipsometer reflection configuration used for the measurements, to acquire the possibility of extended and automated characterization of blazed diffraction gratings, in order to calculate the diffraction efficiencies of these diffraction structures.

Keywords

blejzovaná difrakční mřížka, butandiové kyseliny, dielektrický tensor, difrakční účinnost, elipsometrie Muellerovy matice, Lu-Chipmanův rozklad, optická aktivita roztoků, specifická optická stáčivost, pěstování a růst monokrystalů

Keywords

blazed diffraction grating, butanedioic acids, monocrystal growth, dielectric tensor, diffraction efficiency, Lu-Chipman decomposition, Mueller matrix ellipsometry, optical activity of solutions, specific rotation power

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 21. 5. 2018

Thesis defence

• Date of defence: 11. 6. 2018
• Supervisor: Kamil Postava
• Reader: Martin Foldyna

VŠB - Technical University of Ostrava

Univerzitní studijní programy

Bachelor programme / field:
Nanotechnologie / Nanotechnologie