FRANTA, Daniel and Ivan OHLÍDAL. Comparison of effective medium approximation and Rayleigh-Rice theory concerning ellipsometric characterization of rough surfaces. Optics Communications. Amsterdam: Elsevier Science, 2005, vol. 248, No 1, p. 459-467. ISSN 0030-4018.
Other formats:   BibTeX LaTeX RIS
Basic information
Original name Comparison of effective medium approximation and Rayleigh-Rice theory concerning ellipsometric characterization of rough surfaces
Name in Czech Srovnání teorie efektivního prostředí a Rayleigho-Riceovy teorie týkající se elipsometrického studia drsných povrchů
Authors FRANTA, Daniel (203 Czech Republic, guarantor) and Ivan OHLÍDAL (203 Czech Republic).
Edition Optics Communications, Amsterdam, Elsevier Science, 2005, 0030-4018.
Other information
Original language English
Type of outcome Article in a journal
Field of Study 10306 Optics
Country of publisher Netherlands
Confidentiality degree is not subject to a state or trade secret
WWW URL
Impact factor Impact factor: 1.456
RIV identification code RIV/00216224:14310/05:00013547
Organization unit Faculty of Science
UT WoS 000228492900018
Keywords in English Roughness; Ellipsometry; EMA; RRT
Tags ellipsometry, EMA, Roughness, RRT
Changed by Changed by: Mgr. Daniel Franta, Ph.D., učo 2000. Changed: 3/2/2006 17:18.
Abstract
In this paper the theoretical analysis of the correctness of applying the effective medium approximation (EMA) at the ellipsometric studies of rough surfaces is presented. Within this analysis the Rayleigh-Rice theory (RRT) is used to calculate the simulated ellipsometric data of various slightly randomly rough surfaces. This simulated data are treated using the least-squares method for finding the values of the parameters characterizing the rough surfaces within the EMA, i.e. the values of thickness and packing density factor describing a fictitious (effective) thin films replacing these surfaces within the EMA. It is shown that the EMA could be used to interprete the ellipsometric data of the rough surfaces in a correct way if their roughness only contains the high spatial frequencies. For the low spatial frequencies it is shown that the influence of the surface roughness on the ellipsometric quantities is small in contrast to its influence on the reflectance. Moreover, it is shown that the EMA must be used carefully for optical characterizing rough surfaces and that it is more reasonable to use the RRT for this purpose. It is also presented that it is impossible to compare quantitatively the thickness values determined using EMA within the ellipsometric analysis of the rough surfaces with the rms values of the heights of the surface irregularities evaluated by atomic force microscopy (AFM).
Abstract (in Czech)
V tomto článku je presentována teoretická analýza správnosti aplikace aproximace efektivního prostředí (EMA) při elipsometrických studiích drsných povrchů. V rámci této analýzy Rayleigh-Riceova teorie (RRT) je použita pro výpočet simulovaných elipsometrických dat různě slabě náhodně drsných povrchů. Tato simulovaná data jsou zpracována pomocí metody nejmenších čtverců kvůli nalezení hodnot parametrů charakterizujících drsné povrchy z hlediska EMA, tj. nalezení hodnot tloušťky a faktoru uspořádání popisujících fiktivní (efektivní) tenkou vrstvy nahrazující tyto povrchy v rámci EMA. Je ukázáno, že EMA může být využita k interpretaci elipsometrických dat drsných povrchů správným způsobem, pokud jejich drsnost obsahuje pouze vysoké prostorové frekvence. Pro nízké prostorové frekvence je ukázáno, že vliv povrchové drsnosti je malý ve srovnání s odrazivostí. Navíc je ukázáno, že EMA musí být použita opatrně pro charakterizaci drsných povrchů a že je nemožné kvantitativně srovnávat hodnoty tlouštěk určené pomocí EMA v rámci elipsometrické analýzy s rms hodnotami výšek povrchových nepravidelností určenými pomocí AFM.
Links
FT-TA/094, research and development projectName: *Vývoj metod pro charakterizaci defektů na površích pevných látek.
Investor: Ministry of Industry and Trade of the CR
MSM 143100003, plan (intention)Name: Studium plazmochemických reakcí v neizotermickém nízkoteplotním plazmatu a jeho interakcí s povrchem pevných látek
Investor: Ministry of Education, Youth and Sports of the CR, Study of plasmachemical reactions in non-isothermic low pressure plasma and its interaction with the surface of solid substrates
PrintDisplayed: 9/9/2024 16:19