بررسي وابستگي ميكرو ساختارهاي سطحي سيليكان متخلخل و خواص اپتيكي آن

Correlation between surface microstructure and optical properties of porous silicon

در اين مقاله اثر افزايش تخلخل و تغييرات ميكروساختاري سطحي بر روي خواص اپتيكي و دي الكتريكي سيليكان متخلخل بررسي شده است. تخلخل به عنوان يك ناهمواري سطحي در ابعاد ميكروني يا كوچكتر, كه اثرات كوانتومي در فرايند جذب و انعكاس از سيليكان متخلخل را نشان مي دهد و نسبت به خواص اپتيكي سيليكان كپه اي كاملا متفاوت است, در نظر گرفته مي شود. ضرايب اپتيكي سيليكان متخلخل در فرود عمود و در بازه طول موج 200um≤λ≤3000um به روش كرامرز - كرونيگ به دست آمده است. تحليل نتايج تجربي ما نشان مي دهد كه ساختار الكتروني و ضريب جذب و خواص دي الكتريكي سيليكان متخلخل در بازه مرئي كاملا با سيليكان متفاوت بوده و سيليكان متخلخل در محدوده نور مرئي پاسخ اپتيكي دارد. تفاوت سيليكان متخلخل با سيليكان كپه اي برحسب نتايج به دست آمده از روش تقريب محيط موثر (EMA) به خوبي مشاهده مي شود و قابل توجيه است. در روش تقريب محيط موثر, تخلخل حاصل در سيليكان به عنوان يك محيط جديد ناهمگن از ميكروساختارهاي سيليكاني همراه با حفره ها در نظر گرفته مي شود.

We have studied the effect of increasing porosity and its microstructure surface variation on the optical and dielectric properties of porous silicon. It seems that porosity, as the surface roughness within the range of a few microns, shows quantum effect in the absorption and reflection process of porous silicon. Optical constants of porous silicon at normal incidence of light with wavelength in the range of 250-3000 nm have been calculated by Kramers-Kroning method. Our experimental analysis shows that electronic structure and dielectric properties of porous silicon are totally different from silicon. Also, it shows that porous silicon has optical response in the visible region. This difference was also verified by effective media approximation (EMA).