Characterization of optical thin films exhibiting defects

FRANTA, Daniel and Ivan OHLÍDAL. Characterization of optical thin films exhibiting defects. In Advances in Optical Thin Films II. Bellingham, Washington, USA: SPIE - The International Society for Optical Engineering, 2005, p. 59632H-1-59632H-12, 12 pp. ISBN 0-8194-5981-X.

Basic information

• Original name: Characterization of optical thin films exhibiting defects
• Name in Czech: Charakterizace optických tenkých vrstev vykazující defekty
• Authors: FRANTA, Daniel (203 Czech Republic, guarantor) and Ivan OHLÍDAL (203 Czech Republic).
• Edition: Bellingham, Washington, USA, Advances in Optical Thin Films II, p. 59632H-1-59632H-12, 12 pp. 2005.
• Publisher: SPIE - The International Society for Optical Engineering

Other information

• Original language: English
• Type of outcome: Proceedings paper
• Field of Study: 10302 Condensed matter physics
• Country of publisher: United States of America
• Confidentiality degree: is not subject to a state or trade secret
• WWW: URL
• RIV identification code: RIV/00216224:14330/05:00013207
• Organization unit: Faculty of Informatics
• ISBN: 0-8194-5981-X
• Keywords in English: ellipsometry; spectrophotometry; thin films; roughness; refractive index profile
• Tags: ellipsometry, refractive index profile, Roughness, Spectrophotometry, thin films

Abstract

In this paper the mathematical formalism enabling us to include defects of thin films into the formulae expressing their optical quantities is presented. The attention is devoted to the defects consisting in boundary roughness and inhomogeneity corresponding to the refractive index profile. This mathematical formalism is based on 2x2 matrix algebra. The Rayleigh-Rice theory (RRT) is used for describing boundary roughness. The refractive index profile is included into the matrix formalism by means a special procedure based on combination of the Drude and Wentzel-Kramers-Brillouin-Jeffries (WKBJ) approximations. The mathematical formalism is applied for the optical characterization of thin films of TiO2 and As-S chalcogenides. Using this formalism the experimental data corresponding to the ellipsometric quantities, reflectance measured from the ambient side, reflectance measured from the substrate side and transmittance are treated. The corrections of the systematic errors connected with the reflection accessory of the spectrometer used is carried out using the special procedure.

Abstract (in Czech)

V tomto článku je prsentován matematický formalismus umožňující zahrnout defekty tenkých vrstev do rovnic vyjadřujících jejich optické konstanty. Pozornost je věnována defektům sestávajícím se z drsnosti rozhraní a nehomogenity odpovídající profilu indexu lomu. Tento matematický formalismus je založen na 2X2 maticové algebře. Rayleigh-Riceova teorie (RRT) je použita pro popis drsnosti rozhraní. Profil indexu lomu je zahrnut do maticového formalismu pomocí speciální metody založené na kombinaci Drudeho a Wentzel-Kramers-Brillouin -Jeffries (WKBJ) aproximaci. Matematický formalismus je aplikován pro optickou charakterizaci vrstev TiO2 a As-S chalkogenidů. Použitím tohoto formalismu jsou zpracována experimentální data odpovídající elipsometrickým veličinám, odrazivosti měřené ze strany vnějšího prostředí, odrazivosti měřené ze strany podložky, a propustnosti. Opravy systematických chyb spojených s přístavkem pro měření odrazivosti v použitém spektrofotometru jsou provedeny prostřednictvím speciální procedury.

Links

• GA203/05/0524, research and development project: Name: Fotonická skla a amorfní vrstvy

Investor: Czech Science Foundation, Photonics glasses and amorphous films

• MSM0021622411, plan (intention): Name: Studium a aplikace plazmochemických reakcí v neizotermickém nízkoteplotním plazmatu a jeho interakcí s povrchem pevných látek

Investor: Ministry of Education, Youth and Sports of the CR, Study and application of plasma chemical reactions in non-isothermic low temperature plasma and its interaction with solid surface