Münster 1999 – scientific programme

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DS: Dünne Schichten

DS 23: Optische Eigenschaften II

DS 23.2: Fachvortrag

Wednesday, March 24, 1999, 15:15–15:30, PC 7

Optische Eigenschaften dünner Silberfilme auf Si(111) — •A. Masten und P. Wißmann — Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Universität Erlangen-Nürnberg, Egerlandstraße 3, D-91058 Erlangen

Silberfilme mit einer Dicke von 3 – 30 nm wurden bei Raumtemperatur unter UHV-Bedingungen auf gereinigte Si(111)-Oberflächen aufgedampft. Strukturuntersuchungen ergaben, daß auf diese Weise einkristalline, in (111)-Richtung orientierte, glatte Silberfilme entstehen. Die optischen Eigenschaften der Proben wurden mit Hilfe eines spektroskopischen Ellipsometers im Wellenlängenbereich 400 – 900 nm bestimmt.

Da im Silber/Silizium-System, im Gegensatz zu anderen Metall/Silizium-Systemen, auch bei hohen Temperaturen keine Reaktion zwischen den beiden Komponenten auftritt, können die optischen Eigenschaften in einem 2-Lagenmodell theoretisch beschrieben werden. Die so berechneten Werte für Brechungsindex und Dielektrizitätskonstante des Silberfilms weichen im langwelligen Bereich stark von den experimentellen Werten ab, was eine Anregung planarer Oberflächenplasmonen vermuten läßt.

Durch eine indirekte Heizung erfolgte ein Aufheizen der Proben bis maximal 800^∘C. Dabei wurden im Bereich zwischen 50^∘C und 350^∘C, verursacht durch das Aufreißen des Films und anschließender Koagulation des Silbers, starke Änderungen der ellipsometrischen Winkel und damit der optischen Konstanten beobachtet. In SEM-Aufnahmen erkennt man 3 – bis 6 – eckige Silberinseln mit etwa 1µ m Durchmesser. Zur theoretischen Beschreibung der Inselfilme muß eine zusätzliche Anregung von Mie-Plasmon-Polaritonen berücksichtigt werden.