Metody mikroskopii elektronowej oraz metody rentgenowskie stosuje się do badania struktury warstw dielektrycznych. Metody te umożliwiają m.in. wykrywanie obszarów strukturze uporządkowanej w amorficznych warstwach dielektrycznych. Do wyznaczania bezwzględnych zawartości i rozkładu zanieczyszczeń w warstwie dielektrycznej stosuje się metodę izotopów radioaktywnych , Jest ona szczególnie przydatna do określania koncentracji takich pierwiastków, jak: sód, fosfor, antymon, arsen i złoto. W metodzie tej warstwę dielektryczną bombarduje się neutronami termicznymi w celu przekształcenia izotopów stabilnych badanych pierwiastków w izotopy promieniotwórcze. Z kolei mierząc promieniowanie emitowane przez te izotopy można określić rodzaje i koncentracje pierwiastków występujących w warstwie dielektrycznej. Oprócz opisanej powyżej, stosuje się również inne metody jądrowe do mikroanalizy warstw dielektrycznych. Jedną z najbardziej rozpowszechnionych jest metoda rozpraszania wstecz, W metodzie tej, skolimowana wiązka naładowanych cząsteczek pada na płytkę pokrytą warstwą dielektryczną. W wyniku oddziaływania kulombowskiego cząstek padających z jądrami atomów tarczy następuje rozpraszanie wstecz cząstek z wiązki. Analizując rozkład energetyczny rozproszonych cząstek, można określić rodzaj i koncentrację atomów występujących w tarczy.
Przeczytaj także: Elipsometria
Elipsometria polega na pomiarze zmiany polaryzacji monochromatycznej wiązki światła wskutek odbicia od badanej powierzchni. Z pomiarów tego rodzaju można wyznaczyć stałe optyczne podłoża, od którego światło zostało odbite lub w przypadku, gdy to podłoże jest pokryte przezroczystą warstwą dielektryczną ? grubość i współczynnik załamania tej warstwy. W badaniach właściwości warstw powierzchniowych metoda elipsometryczna charakteryzuje się następującymi zaletami: jest nieniszcząca, dokładna i szybka. Metodę tę można stosować do pomiaru warstw w zakresie grubości od warstwy monoatomowej 0,1 0,2 nm do kilku mikrometrów . Rozważmy zjawisko odbicia monochromatycznej, skolimowanej i liniowo spolaryzowanej wiązki światła. Stan polaryzacji jest określony przez wzajemną zależność między fazami i amplitudami dwóch fal płaskich, na które można nałożyć drgania wektora pola elektrycznego fali świetlnej. Jedna fala, oznaczona jako ?p”, leży w płaszczyźnie padania, zaś druga fala, oznaczona literą ?s”, jest prostopadła do tej płaszczyzny. Jeżeli składowe p i s są w fazie, wówczas wynikowa fala jest spolaryzowana liniowo. Różnica faz różna od 180° odpowiada polaryzacji eliptycznej. W ogólności, odbicie powoduje powstanie różnicy faz oraz zmianę stosunku amplitud fal pis.
