Anwendung von Standard-Scannertechnologie zur spektroskopischen Charakterisierung von metallischen und dielektrischen dünnen Schichten

Abstract

In vielen technischen Prozessen spielen Schichten mit Dicken im Nanometer-Bereich (0,5-100 nm) auf granularen Materialien eine wichtige Rolle bei der Modifikation der physikalischen Eigenschaften der Materialien. Ziel dieser Arbeit bzw. dieses Projektes ist die optische Schichtdickenbestimmung transparenter Schichten auf transparentem Granulat.<br />Für die optische Schichtdickenbestimmung ist es notwendig, die optischen Konstanten (reeller Brechungsindex n, Extinktionskoeffizient k) des betreffenden Materials zu kennen. Aus diesem Grund wurde eine Methode zur Bestimmung dieser materialabhängigen Größen entwickelt, um diese auch für weniger bekannte Materialen schnell und einfach ermitteln zu können. Diese Methode beinhaltet die Herstellung dünner Schichten mit linearem Schichtdickengradienten auf Glassubstraten und die anschließende Messung der Transmission in Abhängigkeit von der Schichtdicke.<br />Bei der Bestimmung der Schichtdicken von dünnen Schichten auf transparenten Granulaten (z.B. Diamant) wird versucht für eine statistisch signifikante Anzahl von Granulatteilchen die Transmission zu messen. Aus dem durch Bildbearbeitung und Mustererkennung erhaltenen Histogramm der Transmissionswerte wird versucht auf die mittlere Schichtdicke der Beschichtung auf den Diamanten zurückzuschließen.<br />

In many technological processes thin films in the nanometer range (0,5-100 nm) on granular substrates are used to modify the physical properties of the materials. The aim of this work and this project is the development of a fast, cost effective method to determine the film thickness of thin transparent films on transparent granulates. To determine the thickness of a transparent thin film by means of optical measurements, it is necessary to know the optical constants (real refraction index n, extinction coefficient k) of the material. For this reason a method for the determination of these constants, especially for less common materials, was developed. This method is based on the deposition of thin films with a linear gradient in their thickness and the following determination of the transmission as a function of the film thickness.<br />For the determination of the film thickness of thin films on transparent granulates (e.g. diamond), the transmission of a statistically significant ensemble of particles is measured. By means of the measured histogram of transmission the film thickness of the thin film on the granulate shall be determined.