Medidas de transmitancia espectral sin la presencia de franjas de interferencia: un modelo para la obtención de las constantes ópticas en películas delgadas semiconductoras

Abstract

En este trabajo presentamos un modelo para la obtención de las constantes ópticas de películas delgadas semiconductoras cuando no es posible observar franjas de interferencia en los espectros. La obtención de las cons- tantes ópticas como el coeficiente de absorción (α), el índice de refracción (n), coeficiente de extinción (k) y las propiedades físicas como el ancho de brecha prohibida «Gap» (Eg) y el espesor de la película (d), fueron obtenidos para películas delgadas del compuesto Cu2ZnSnSe4 mediante la deconvolución de los espectros experimentales. Para el análisis de las medidas de transmitancia se tomó como base modelo de Bhattacharyya y elementos básicos de la teoría de Sweneapoel. El modelo aquí presentado tiene en cuenta consideraciones de inhomogeneidad en la película y rugosidad en la superficie. Los valores para las constantes ópticas obtenidas por el modelo propuesto presentaron concordancia con los obtenidos para las muestras a partir de la teoría de Sweneapoel, cuando fue posible su aplica- ción. Una variación del ± 6 % fue observada para los valores del espesor, los cuales fueron corroborados mediante la realización de medidas de perfilometría. Abstract: This paper presents a model for obtaining the optical constants of thin films semiconductors. It is possible when there are not interference fringes in the transmittance spectra. Optical constants as the absorption coefficient (α), refrac- tive index (n), extinction coefficient (k) and other physical properties (Gap (Eg) and thickness (d)) were obtained for the Cu2ZnSnSe4 compound by deconvolution experimental spectra. Bhattacharyya model and basic elements of Swanepoel theory were used for analysis of transmittance measurements. TheModel presented takes into account considerations of inhomogeneity in the film and surface roughness. Values for the optical constants obtained by the proposed model showed agreement with those obtained for samples from Swanepoel theory, when its implementation was possible. A variation of ± 6 % for thickness values, which were corroborated by performing profilometry measurements, was observed.

En este trabajo presentamos un modelo para la obtención de las constantes ópticas de películas delgadas semiconductoras cuando no es posible observar franjas de interferencia en los espectros. La obtención de las cons- tantes ópticas como el coeficiente de absorción (α), el índice de refracción (n), coeficiente de extinción (k) y las propiedades físicas como el ancho de brecha prohibida «Gap» (Eg) y el espesor de la película (d), fueron obtenidos para películas delgadas del compuesto Cu2ZnSnSe4 mediante la deconvolución de los espectros experimentales. Para el análisis de las medidas de transmitancia se tomó como base modelo de Bhattacharyya y elementos básicos de la teoría de Sweneapoel. El modelo aquí presentado tiene en cuenta consideraciones de inhomogeneidad en la película y rugosidad en la superficie. Los valores para las constantes ópticas obtenidas por el modelo propuesto presentaron concordancia con los obtenidos para las muestras a partir de la teoría de Sweneapoel, cuando fue posible su aplica- ción. Una variación del ± 6 % fue observada para los valores del espesor, los cuales fueron corroborados mediante la realización de medidas de perfilometría. Abstract: This paper presents a model for obtaining the optical constants of thin films semiconductors. It is possible when there are not interference fringes in the transmittance spectra. Optical constants as the absorption coefficient (α), refrac- tive index (n), extinction coefficient (k) and other physical properties (Gap (Eg) and thickness (d)) were obtained for the Cu2ZnSnSe4 compound by deconvolution experimental spectra. Bhattacharyya model and basic elements of Swanepoel theory were used for analysis of transmittance measurements. TheModel presented takes into account considerations of inhomogeneity in the film and surface roughness. Values for the optical constants obtained by the proposed model showed agreement with those obtained for samples from Swanepoel theory, when its implementation was possible. A variation of ± 6 % for thickness values, which were corroborated by performing profilometry measurements, was observed.