Realistische Modellierung der NIR/VIS/UV‐optischen Konstanten dünner optischer Schichten im Rahmen des Oszillatormodells

• Published in: Vakuum in Forschung und Praxis : Zeitschrift für Vakuumtechnologie, Oberflèachen und Dünne Schichten Vol. 21; no. 5; pp. 15 - 23
• Main Authors: Stenzel, Olaf, Wilbrandt, Steffen, Friedrich, Karen Friedrich, Kaiser, Norbert
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Weinheim WILEY‐VCH Verlag 01-10-2009
• ISSN: 0947-076X; 1522-2454
• DOI: 10.1002/vipr.200900396

Es wird gezeigt, dass mithilfe des Mehrätze für die optischen Konstanten verschiedenartiger Schichtmaterialien generiert werden können. Die vorgestellte LCalc‐Software erlaubt dabei die Bestimmung der dielektrischen Funktion beziehungsweise der Brechzahl und des Extinktionskoeffizienten über einen Fit von Transmissions‐ und Reflexionsvermögen der entsprechenden Schichten bei einem oder mehreren Einfallswinkeln. Hinreichend genaue spektralphotometrische Messwerte können dabei mithilfe von selbstentwickelten VN‐Messeinsätzen gewonnen werden.
Die so erhaltenen optischen Konstanten sind automatisch Kramers‐Kronig‐konsistent und korrelieren in sinnvoller Weise mit anderweitig gewonnenen Informationen über die Schichteigenschaften. Das wird konkret am Beispiel dielektrischer oxidischer Schichten sowie jeweils für eine transparente leitfähige Oxidschicht (ITO) und eine Metallschicht (Aluminium) gezeigt. Die Methodik ist auch geeignet, bei Anwendung auf Reproduzierbarkeitsversuche Informationen über prozessbedingte Schwankungen in den optischen Konstanten zu liefern, die dann ihrerseits als Input für virtuelle Prozessläufe zur Designoptimierung dienen können.
Modelling the NIR/VIS/UV optical constants of thin solid films: An oscillator model approach
Based on a multioscillator approach, we demonstrate the determination of optical constants of different optical coating materials. The advanced LCalc‐software allows calculating the dielectric function as well as refractive index and extinction coefficient through a fit of transmittance and reflectance spectra measured at one or several angles of incidence. Sufficiently accurate spectrophotometric measurements are carried out by means of self‐developed VN‐
The thus obtained optical constants are automatically Kramers‐Kronig‐consistent and in reasonable correspondence to various kind of side information available about the coatings. This is demonstrated for dielectric oxide coatings as well as for one transparent conductive oxide (ITO) and a metal layer (aluminium). In application to reproducibility experiments, the method allows estimating process‐inherent stochastic variations in optical constants, which represent themselves an essential input for advanced computational manufacturing runs for design optimization prior to deposition.