物質に光を
光と物質の物理
複素屈折率
は光速の比、 は減衰を表します。
N = n - ik
E = E_0 exp l(iomega t - (iomega N)/(c) xr) \
= E_0 exp lr((-(omega k)/(c)xr))exp l(iomega t - (iomega n)/(c)xr)
吸光係数 は、光強度 が になる距離の逆数です。
I(x) = |E(x)|^2 \
= E_0^2 exp lr((-(2omega k)/(c)xr)) \
= I(0)exp(-alpha x)
光の進入深さは、
複素誘電率
epsilon.alt_1 = n^2 - k^2 quad quad epsilon.alt_2 = 2nk
誘電関数
は、入射光 の関数 であることが知られている。
誘電関数は、物質によって様々に異なる。
エリプソメトリー
物質に斜めに光を当て、偏光状態を計測する装置。
光学モデルにフィッティングすることで、複素屈折率をはじめ、さまざまな物性値を計測できる。
計測原理
膜厚
バンドギャップ
光学遷移(価電子帯~伝導帯のジャンプ)の状態密度を、結合状態密度 という。結合状態密度は吸光係数 に比例する。
このことを用いて、吸光係数からバンドギャップ を求めることができる。
直接遷移型半導体の場合、
間接遷移型半導体の場合、
または となる位置が、バンドギャップ である。
ラマン分光
物質にある波長のレーザーを照射し、反射光を分光する装置。
ラマン散乱による波長シフトを観測する。