Elipsometría es una técnica óptica para medir el espesor y las propiedades ópticas de películas o capas de material extremadamente delgadas. Las propiedades medibles son el índice de refracción, o cuánta luz se desvía, y el nivel de absorción de luz, llamado coeficiente de absorción. Un elipsómetro es un dispositivo que se utiliza para realizar estas mediciones.
Los elipsómetros funcionan iluminando un material con una fuente de luz bien definida y capturando el reflejo. Los elipsómetros modernos utilizan láseres, normalmente láseres de helio-neón, como fuente. El haz del elipsómetro pasa primero a través de un polarizador de modo que solo se permite el paso de la luz orientada en una dirección conocida. Luego pasa por un dispositivo llamado compensador, que polariza elípticamente el haz de luz. Luego, la luz restante rebota en el material en estudio.
El análisis depende de la Ley de Snell; cuando un haz de luz incide sobre un material, algunos se reflejarán inmediatamente y otros pasarán al lado más alejado del material antes de reflejarse. Midiendo la diferencia entre las dos reflexiones, se puede determinar el grosor del dispositivo. La luz reflejada también sufre un cambio de polarización; este cambio se utiliza para calcular el índice de refracción y el coeficiente de absorción.
Para que un elipsómetro funcione correctamente, el material que se examina debe satisfacer ciertas propiedades físicas. La muestra debe estar compuesta por un pequeño número de capas bien definidas. Las capas deben ser ópticamente homogéneas, tener una estructura molecular idéntica en todas las direcciones y reflejar cantidades significativas de luz. Si se viola alguno de estos requisitos, los procedimientos estándar no funcionarán.
Los elipsómetros son dispositivos extremadamente sensibles, capaces de medir capas tan delgadas como un átomo. Se utilizan ampliamente en la fabricación de semiconductores, donde las sucesivas capas de material se cultivan químicamente una encima de la otra.
La elipsometría no es destructiva; un material que se mide con un elipsómetro no se ve afectado negativamente por el proceso. Debido a esta característica, está aumentando el uso de elipsómetros en las ciencias biológicas. Los materiales biológicos son mucho menos uniformes que los materiales manufacturados y, por lo general, no tienen las características físicas necesarias para la elipsometría tradicional. Se han desarrollado nuevas técnicas, como el uso de múltiples elipsómetros dispuestos en diferentes ángulos, para trabajar con estos materiales.