1.3.3 Оптические характеристики

Разработано большое количество экспериментальных методов определения оптических постоянных тонких пленок. Их критический анализ проведен Чопра [59]. Чаще всего применяется метод раздельного определения по измеренным значениям коэффициентов отражения и пропускания одной и той же пленки. При достаточно большой толщине пленки многократных отражений света не происходит, и коэффициент пропускания пленки, имеющей комплексный показатель преломления и толщину равен [59]

Здесь — показатель преломления подложки; предполагается, что внешней средой является воздух. Значение можно найти из графика зависимости от по положению точки ее пересечения с одной из осей координат или по ее наклону. Если не учитывать интерференцию и многократное отражение света, то связь между коэффициентами пропускания и отражения выражается соотношением Если же отражение света на границе раздела пленка — подложка принимается во внимание, то при Поскольку коэффициент поглощения а равен наиболее удобный способ определения а основан на измерении величин для одной и той же пленки.

При использовании спектрофотометра значения а могут быть найдены при различных длинах волн. Исходя из спектральной зависимости а, можно установить характер оптических переходов (прямые или непрямые) и определить оптическую ширину запрещенной зоны

Определение плазменной частоты по результатам измерений коэффициента отражения сильно вырожденных полупроводниковых пленок позволяет найти значения либо концентрации носителей либо эффективной массы при условии, что одна из этих величин известна [60]. Измерения спектрального положения экстремумов вырожденных полупроводников, в частности могут быть положены в основу метода определения состава пленок, как это было предложено Раджкананом [61], получившим семейство зависимостей от для пленок сульфида меди различного состава. Состав пленки определяется однозначно по положению главных минимумов

коэффициента отражения и главных максимумов коэффициента пропускания. На рис. 1.12 представлены зависимости для пленок где величина является параметром.

Указанные оптические методы позволяют исследовать образцы с гладкой поверхностью, отражающие и частично пропускающие излучение. Однако для изучения оптических потерь важно уметь определять потери, вызываемые отражением и поглощением света в различных слоях солнечного элемента и во всем элементе. Для этого обычно проводят измерения [62] интегральных значений коэффициентов отражения и пропускания, применяя интегрирующую сферу, снабженную спектрофотометром.

Рис. 1.12. Положение главных минимумов коэффициента отражения и мак симумов коэффициента пропускания в зависимости от толщины пленок при различных значениях [61].