پیوندهای مفید
اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 25 |
| تعداد شماره‌ها | 931 |
| تعداد مقالات | 7,652 |
| تعداد مشاهده مقاله | 12,491,741 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,884,266 |
مقالۀ پژوهشی: محاسبۀ ضرایب اپتیکی و ضخامت لایۀنازک دی‌اکسید تیتانیم با استفاده از روش بیضی‌سنجی تکفام | ||
| فیزیک کاربردی ایران | ||
| دوره 10، شماره 2 - شماره پیاپی 21، تیر 1399، صفحه 5-15 اصل مقاله (2.72 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22051/ijap.2020.32622.1170 | ||
| نویسنده | ||
| داود رئوفی* | ||
| دانشیار، گروه فیزیک، دانشکدۀ علوم، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران | ||
| چکیده | ||
| ضرایب اپتیکی و ضخامت لایه‌های نازک در بسیاری از شاخه‌های علوم و فناوری پارامترهای اساسی محسوب می‌شوند. بیضی‌سنجی روش شناخته‌شده و قدرتمندی برای محاسبۀ پارامترهای اساسی لایه‌های نازک، به واسطۀ داشتن قابلیت‌های غیرتخریبی و دقت آن است. در این مقاله، یک بیضی‌سنج تکفام که در مقایسه با دیگر بیضی‌سنج‌های مرسوم نسبتاً ساده و ارزان است، طراحی کرده‌ایم. منبع نور به‌کاررفته در این طراحی یک لیزر هلیوم‌ـ‌نئون با طول موج 633 نانومتر است. برای اندازه‌گیری پارامترهای بیضی‌سنجی (𝜓, Δ) از روش بیضی‌سنجی تحلیلگر چرخان در زوایای فرود مختلف استفاده شده است. کارایی و دقت این روش از طریق محاسبۀ ضرایب اپتیکی و ضخامت لایۀنازک دی‌اکسید تیتانیم (TiO2)، با پارامترهای اپتیکی معلوم، آزموده شد. به منظور افزایش دقت اندازه‌گیری‌ها، پارامترهای بیضی‌سنجی (ψ و Δ) از نواحی مختلف سطح لایه استخراج شد. ضریب شکست زیرلایه مقدار 48/1 و ضریب شکست لایه و ضریب خاموشی لایه و ضخامت لایۀنازک به ترتیب، مقادیر 58/2 و 04/0 و 60/49 نانومتر به دست آمد. این نتایج، که از برازش منحنی داده‌های حاصل از بیضی‌سنجی و نیز اعمال روش وارونه‌سازی استخراج شده‌اند، صحت و کارایی چیدمان طراحی‌شده را نشان می‌دهد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| بیضی‌سنجی تکفام؛ بیضی‌سنج تحلیلگر چرخان؛ پارامترهای بیضی‌سنجی؛ لایۀنازک | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Research Paper: Calculation of Optical Coefficients and Thickness of TiO2 Thin Film Using the Single Wavelength Ellipsometry Method | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Davood Raoufi | ||
| Associate Professor, Department of Physics, Faculty of Sciences, University of Bu Ali Sina, Hamedan, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| The optical coefficients and thickness of thin films are essential parameters in many branches of science and technology. Ellipsometry is a well-known and powerful technique for calculating the essential optical parameters of thin films, due to its accuracy and non-destructive capabilities. In this paper, a single wavelength (SW) ellipsometer which is relatively simple and inexpensive compared to other conventional ellipsometers have been designed. The light source used in this design was a He-Ne laser with wavelength of 633 nm. Rotating analyzer ellipsometry (RAE) technique at different incidence angles was used to measure the ellipsometry parameters (𝜓, Δ). The efficiency and accuracy of this method were examined by calculating the optical coefficients and thickness of TiO2 thin film (with known optical parameters). In order to increase accuracy of measurements, the ellipsometry parameters (𝜓, Δ) were acquired from different regions of the film surface. Refractive index obtained for the substrate was 1.48 and refractive index, extinction coefficient and film thickness obtained for TiO2 thin film, was 2.58, 0.04 and 49.60 nm, respectively. These results, extracted from the ellipsometry data curve fitting and employing the numerical inverse method, showed the efficiency and reliability of designed configuration. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Single Wavelength Ellipsometry, Rotating Analyzer Ellipsometer (RAE), Ellipsometry Parameters, Thin Film | ||
| مراجع | ||
|
[1] Bergamonti L., Predieri G., Paz Y., Fornasini L., Lottici P.P., and Bondioli F., Enhanced Self-Cleaning Properties of N-doped TiO2 Coating for Cultural Heritage, Microchemical Journal, 133, 1-12, 2017. [2] Rao X., Li J., Feng X., and Chu C., Bone-Like Apatite Growth on Controllable Macroporous Titanium Scaffolds Coated with Microporous Titania, Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, 77, 225-233, 2018. [3] Baglov A.V., Denisov N.M., Borisenko V.E., Uglov V.V., and Malashevich A.A., Photocatalytic Activity of Nanostructured Titania Coatings on Aluminum Substrates, Inorganic Materials, 53, 1180-1184, 2017. [4] Romanyuk V.R., Kondratenko O.S., Fursenko O.V., Lytvyn O.S., Zynyo S.A., Korchovyi A.A., and Dmitruk N.L., Thermally Induced Changes in Thin Gold Films Detected by Polaritonic Ellipsometry, Materials Science and Engineering B, 149, 285–291, 2008. [5] Taherniya A., and Raoufi D., The Annealing Temperature Dependence of Anatase TiO2 Thin Films Prepared by the Electron-Beam Evaporation Method, Semiconductor Science and Technology, 31, 125012-9, 2016. [6] Azzam R.M.A., and Bashara N.M., Ellipsometry and Polarized Light, North-Holland, Amsterdam, 1987. [7] Tompkins H.G., and Irene E.A. (Eds.), Handbook of Ellipsometry, Andrew, New York, 2005. [8] Hunter T.N., Jameson G.J., and Wanless E.J., Determination of Contact Angles of Nanosized Silica Particles by Multi-Angle Single-Wavelength Ellipsometry, Australian Journal of Chemistry, 60, 651–655, 2007. [9] Liu Y., Qiu J., Liu L., and Cao, B., Extracting Optical Constants of Solid Materials with Microrough Surfaces from Ellipsometry without using Effective Medium Approximation, Optics express, 27, 17667-17680, 2019. [10] Maulana L.Z., Megasari K., Suharyadi E., Anugraha R., Abraha K., and Santoso I., Inexpensive Home-Made Single Wavelength Ellipsometer (λ = 633 nm) for Measuring the Optical Constant of Nanostructured Materials, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 202, 012031, 2017. [11] Fowles Grant R., Introduction to Modern Optics, 2nd Ed. Holt, Rinehart and Winston, New York, 1975. [12] Rao K.N., Influence of Deposition Parameters on Optical Properties of TiO2 Films, Optical Engineering, 41, 2357-2364, 2002. [13] Mosaddeq-ur-Rahman M., Yu G., Soga T., Jimbo T., Ebisu H., and Umeno M., Refractive Index and Degree of Inhomogeneity of Nanocrystalline TiO2 Thin Films: Effects of Substrate and Annealing Temperature, Journal of Applied Physics, 88, 4634-4641, 2000. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 801 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 484 |
||