Aplicação do modelo de Kubelka-Munk à análise de filmes semicondutores

Abstract

Com este trabalho, pretendeu-se efectuar a caracterização de algunsparâmetros ópticos de filmes semicondutores, recorrendo a medidas dereflectância difusa, com o objectivo principal de determinar a energia de hiatodesses materiais. Desenvolveu-se um algoritmo computacional com base no modelo de Kubelka-Munk, modificando as expressões originais de acordo com as característicasdo filme e do tipo de iluminação utilizado. Optimizaram-se os resultados,aplicando o método do gradiente espectral projectado. A partir deste método,obtiveram-se os valores dos parâmetros do índice de refracção, espessura,coeficiente de dispersão e coeficiente de absorção, a partir do qual sedeterminou a energia de hiato do material. Testou-se o algoritmo no caso deum filme de dióxido de titânio (fase rutilo) num substrato de titânio, tendo sidopossível comparar com os resultados encontrados na literatura. Aplicou-se omesmo no caso de duas amostras de dióxido de titânio (fase anatáse)depositadas sobre um substrato de molibdénio, tendo-se obtido uma energiade hiato de 3,27 e 3,18 eV.

ABSTRACT: With this work, it was pretended to do the characterization of some opticalparameters of semiconductor films, through diffuse reflectance measurements.The main objective was to determine the bandgap energy of those materials. A computational algorithm based on the Kubelka-Munk was developed,modifying the original expressions according to the film characteristics and thesort of illumination used. The results were optimized, applying the spectralprojected gradient method. Values for the refraction index, thickness,dispersion and absorption coefficient were obtained. The bandgap energy wasdetermined from the latter parameter. The algorithm was tested for a rutiletitanium dioxide film deposited on a titanium substrate, and from these results itwas possible to compare with the values from literature. The same algorithmwas applied in the case of two samples of anatase titanium dioxide depositedon a molibdenium substrate. A bandgap energy of 3.27 and 3.18 eV wasobtained.