Nuevo método de caracterización geométrica y óptica de láminas delgadas dieléctricas con rugosidad superficial

Abstract

.049 -Cantoblanco (Madrid).Se ha desarrollado un nuevo método para la caracterización geométrica y óptica de láminas dieléctricas isótropas con espesor variable, depositadas sobre un substrato transparente. Este método está basado en el uso de las dos envolventes de los espectros de reflexión, obtenidos en incidencia normal, y permite determinar el espesor medio y el índice de refracción de estas láminas, con precisiones mejores que el 1 %. La formulación contempla la posibilidad de ser aplicable, no sólo en el caso de láminas cuyo espesor varíe linealmente a lo largo del área cubierta por el haz luminoso de medida, sino en aquellas que presenten un rugosidad significativa en su superficie y, en tal caso, permite determinar la amplitud de la rugosidad promedio. Así, se han preparado láminas delgadas amorfas de composición química As 40 S 60 mediante el centrifugado de una disolución de este compuesto calcogenuro en n-propilamina. La rugosidad superficial de estas láminas se ha puesto de manifiesto a partir de las medidas de la reflectancia total (especular + difusa), haciendo uso de una esfera integradora, así como a través de medidas mecánicas de espesores, usando un perfilómetro. Esta última técnica proporcionó un valor para la amplitud media de la rugosidad de 20 ± 4 nm. El acuerdo entre este valor y el calculado mediante el presente método de caracterización óptica, 17.4 ± 0.4 nm, es excelente. Palabras clave: Láminas delgadas, constantes ópticas, rugosidad superficial. New method for the geometrical and optical characterization of dielectric thin films with surface roughnessA new method for the geometrical and optical characterization of non-uniform thin isotropic dielectric films deposited onto a transparent substrate, has been developed. The algorithm is based on using the two envelopes of the optical reflection spectrum taken at normal incidence. The method allows determining the average thickness and the refractive index of the films with accuracies better than 1 %. The formulation is not only valid in the case of wedge-shaped thin films, but also for films showing a significant surface roughness. In the latter, the amplitude of the surface roughness can be estimated. Amorphous As 40 S 60 thin films have been deposited by spin coating onto glass substrates, from a solution of the bulk material in n-propylamine. Indications of the surface roughness in these films were found from total reflectance measurements (specular + diffuse), by using a integrating sphere, and also from mechanical measurements, by using a profilometer. The latter technique provided a value for the average surface roughness of 20 ± 4 nm, which is in excellent agreement with that optically determined value of 17.4 ± 0.4 nm. Keywords: Thin films, optical constants, surface roughness. IntroduccIónLas propiedades ópticas de láminas delgadas dieléctricas han sido investigadas de forma intensiva durante las última décadas [1][2][3][4][5][6][7][8][9]. Así, se pueden encontrar trabajos que tratan tanto una posible variación monótona en el es...