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Optische Konstanten von Substraten im NIR/MIR-Spektralbereich: Bestimmung mittels Fourier-Transform-Infrarot-(FTIR-)Spektrometrie

Determination of the optical constants of common substrate materials in the NIR/MIR-spectral regions
 
: Franke, C.; Stenzel, O.; Wilbrandt, S.; Schürmann, M.; Wolf, J.; Todorova, V.; Doherty, B.; Kaiser, N.

:

Vakuum in Forschung und Praxis 28 (2016), No.1, pp.28-32
ISSN: 0947-076X
ISSN: 1522-2454
German
Journal Article
Fraunhofer IAP ()
Fraunhofer IOF ()

Abstract
Für die Bestimmung der optischen Konstanten von Substraten und auch Einzelschichten im nahen- und mittleren Infrarot wurde eine Vorgehensweise entwickelt, die auch bei verschwindendem Transmissionssignal noch eine konsistente Spektrenauswertung zulässt. Dabei kam eine kombinierte Verwendung des Algorithmus nach Nichlelatti und eines Multi-Oszillatormodells zum Einsatz, um die optischen Konstanten der Substrate zu bestimmen. Die Basis für die Auswertungen stellten Transmissions- und Reflexionsspektren von typischen Substratmaterialien (CaF2, Q1 und Saphir) dar, welche mit einem Fourier-Transform-Infrarotspektrometer bestimmt wurden. Ein Vergleich der ermittelten optischen Konstanten mit Literaturangaben bestätigte die Validität der verwendeten Vorgehensweise. Auf der Basis bekannter optischer Konstanten der untersuchten Substrate erfolgte im Weiteren die Charakterisierung einer Tantalpentoxid Einzelschicht auf einem Q1-Substrat mithilfe des Multioszillatormodells. Die Ergebnisse stimmen gut mit einschlägigen Literaturdaten überein.

 

An approach is reported for determining the optical constants of substrates and single layer coatings in the near and mid-infrared spectral regions. A combination of the algorithm from Nichelatti and a multi-oscillator model has been used to determine the optical constants of the substrates. Thus, the approach even works when the sample transmittance is vanishing. We demonstrate the application of the approach to the evaluation of transmission and reflection spectra of common substrates (CaF2, Q1, Sapphire) measured by a Fourier-Transform-Infrared spectrophotometer. The comparison of the calculated optical constants with values reported in literature confirms the validity of the used approach. We also demonstrate the IR characterisation of a tantalum oxide single layer deposited onto a Q1 substrate by means of the multi-oscillator-model. The results are again in good agreement with literature data.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-421977.html