Структура окисної плівки на поверхні поруватого кремнію
A prolonged stay of porous silicon in the air environment gives rise to structural changes in its surface layer, and the standard single-layer model is not sufficiently accurate to describe them. In this work, the structure of the near-surface layer in porous silicon is studied using the polygonal e...
Збережено в:
| Дата: | 2020 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English Ukrainian |
| Опубліковано: |
Publishing house "Academperiodika"
2020
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2019378 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Ukrainian Journal of Physics |
Репозитарії
Ukrainian Journal of Physics| id |
ujp2-article-2019378 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| spelling |
ujp2-article-20193782020-02-22T10:30:37Z The Structure of Oxide Film on the Porous Silicon Surface Структура окисної плівки на поверхні поруватого кремнію Zavalistyi, O. I. Makarenko, O. V. Odarych, V. A. Yampolskyi, A. L. Fresnel equations porous silicon differential evolution method the CIELAB color space color coordinates color matching functions (CMF) CIE standard illuminant D65 - спiввiдношення Френеля поруватий кремнiй метод диференцiйної еволюцiї колiрний простiр Lab координати колiрностi функцiї змiшування кольорiв стандартний освiтлювач D65 - A prolonged stay of porous silicon in the air environment gives rise to structural changes in its surface layer, and the standard single-layer model is not sufficiently accurate to describe them. In this work, the structure of the near-surface layer in porous silicon is studied using the polygonal ellipsometry method. A combined approach is proposed to analyze the angular ellipsometry data for the parameters ф and Δ. It consists in the application of the multilayer medium model and the matrix method, while simulating the propagation of optical radiation in this medium in order to obtain the theoretical angular dependences of tan ф and cosΔ. In this method, the dependence of the sought optical profile on the specimen depth is an additional condition imposed on the multilayer model. Evolutionary numerical methods are used for finding the global minimum of the mean squared error (MSE) between the corresponding theoretical and experimental dependences, and the parameters of an optical profile are determined. A model in which the inner non-oxidized layer of porous silicon is homogeneous, whereas the refractive index in the outer oxidized layer has a linear profile, is analyzed. It is shown that the linear and two-step models for the refractive index of an oxidized film provided the best agreement with the experimental ellipsometric functions. The adequacy of the theoretical model is also confirmed by determining the color coordinates of the specimen. Тривале перебування поруватого кремнiю на повiтрi приводить до змiни структури його приповерхневого шару, для опису якого стандартна одношарова модель вже не є достатньо точною. Методом багатокутової елiпсометрiї дослiджено структуру поверхневого шару поруватого кремнiю. Запропоновано комбiнований пiдхiд до аналiзу даних кутової елiпсометрiї, який полягає в застосуваннi моделi багатошарового середовища i матричного методу розрахунку поширення оптичного випромiнювання у ньому для одержання теоретичних кутових залежностей tan ф та cosΔ. При цьому вид функцiї шуканого оптичного профiлю за глибиною є додатковою умовою, яка накладається на багатошарову модель. Еволюцiйними чисельними методами проведено пошук глобального мiнiмуму функцiї середньоквадратичного вiдхилення MSE (Mean Squared Error) мiж теоретичними та експериментальними залежностями i одержано параметри оптичного профiлю. Проаналiзована модель, згiдно з якою глибинний неокислений шар поруватого кремнiю є однорiдним, а зовнiшнiй окислений шар має лiнiйний профiль показника заломлення. Показано, що лiнiйна та двоступiнчата моделi окисленої плiвки дають найкраще узгодження з експериментальними елiпсометричними функцiями. Адекватнiсть теоретичної моделi пiдтверджено також шляхом визначення координат колiрностi зразка. Publishing house "Academperiodika" 2020-02-03 Article Article Original Research Article (peer-reviewed) Оригінальна дослідницька стаття (з незалежним рецензуванням) application/pdf application/pdf https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2019378 10.15407/ujpe65.1.75 Ukrainian Journal of Physics; Vol. 65 No. 1 (2020); 75 Український фізичний журнал; Том 65 № 1 (2020); 75 2071-0194 2071-0186 10.15407/ujpe65.1 en uk https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2019378/1553 https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2019378/1554 Copyright (c) 2020 Bogolyubov Institute for Theoretical Physics, National Academy of Sciences of Ukraine |
| institution |
Ukrainian Journal of Physics |
| collection |
OJS |
| language |
English Ukrainian |
| topic |
Fresnel equations porous silicon differential evolution method the CIELAB color space color coordinates color matching functions (CMF) CIE standard illuminant D65 - спiввiдношення Френеля поруватий кремнiй метод диференцiйної еволюцiї колiрний простiр Lab координати колiрностi функцiї змiшування кольорiв стандартний освiтлювач D65 - |
| spellingShingle |
Fresnel equations porous silicon differential evolution method the CIELAB color space color coordinates color matching functions (CMF) CIE standard illuminant D65 - спiввiдношення Френеля поруватий кремнiй метод диференцiйної еволюцiї колiрний простiр Lab координати колiрностi функцiї змiшування кольорiв стандартний освiтлювач D65 - Zavalistyi, O. I. Makarenko, O. V. Odarych, V. A. Yampolskyi, A. L. Структура окисної плівки на поверхні поруватого кремнію |
| topic_facet |
Fresnel equations porous silicon differential evolution method the CIELAB color space color coordinates color matching functions (CMF) CIE standard illuminant D65 - спiввiдношення Френеля поруватий кремнiй метод диференцiйної еволюцiї колiрний простiр Lab координати колiрностi функцiї змiшування кольорiв стандартний освiтлювач D65 - |
| format |
Article |
| author |
Zavalistyi, O. I. Makarenko, O. V. Odarych, V. A. Yampolskyi, A. L. |
| author_facet |
Zavalistyi, O. I. Makarenko, O. V. Odarych, V. A. Yampolskyi, A. L. |
| author_sort |
Zavalistyi, O. I. |
| title |
Структура окисної плівки на поверхні поруватого кремнію |
| title_short |
Структура окисної плівки на поверхні поруватого кремнію |
| title_full |
Структура окисної плівки на поверхні поруватого кремнію |
| title_fullStr |
Структура окисної плівки на поверхні поруватого кремнію |
| title_full_unstemmed |
Структура окисної плівки на поверхні поруватого кремнію |
| title_sort |
структура окисної плівки на поверхні поруватого кремнію |
| title_alt |
The Structure of Oxide Film on the Porous Silicon Surface |
| description |
A prolonged stay of porous silicon in the air environment gives rise to structural changes in its surface layer, and the standard single-layer model is not sufficiently accurate to describe them. In this work, the structure of the near-surface layer in porous silicon is studied using the polygonal ellipsometry method. A combined approach is proposed to analyze the angular ellipsometry data for the parameters ф and Δ. It consists in the application of the multilayer medium model and the matrix method, while simulating the propagation of optical radiation in this medium in order to obtain the theoretical angular dependences of tan ф and cosΔ. In this method, the dependence of the sought optical profile on the specimen depth is an additional condition imposed on the multilayer model. Evolutionary numerical methods are used for finding the global minimum of the mean squared error (MSE) between the corresponding theoretical and experimental dependences, and the parameters of an optical profile are determined. A model in which the inner non-oxidized layer of porous silicon is homogeneous, whereas the refractive index in the outer oxidized layer has a linear profile, is analyzed. It is shown that the linear and two-step models for the refractive index of an oxidized film provided the best agreement with the experimental ellipsometric functions. The adequacy of the theoretical model is also confirmed by determining the color coordinates of the specimen. |
| publisher |
Publishing house "Academperiodika" |
| publishDate |
2020 |
| url |
https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2019378 |
| work_keys_str_mv |
AT zavalistyioi thestructureofoxidefilmontheporoussiliconsurface AT makarenkoov thestructureofoxidefilmontheporoussiliconsurface AT odarychva thestructureofoxidefilmontheporoussiliconsurface AT yampolskyial thestructureofoxidefilmontheporoussiliconsurface AT zavalistyioi strukturaokisnoíplívkinapoverhníporuvatogokremníû AT makarenkoov strukturaokisnoíplívkinapoverhníporuvatogokremníû AT odarychva strukturaokisnoíplívkinapoverhníporuvatogokremníû AT yampolskyial strukturaokisnoíplívkinapoverhníporuvatogokremníû AT zavalistyioi structureofoxidefilmontheporoussiliconsurface AT makarenkoov structureofoxidefilmontheporoussiliconsurface AT odarychva structureofoxidefilmontheporoussiliconsurface AT yampolskyial structureofoxidefilmontheporoussiliconsurface |
| first_indexed |
2023-03-24T08:57:58Z |
| last_indexed |
2023-03-24T08:57:58Z |
| _version_ |
1795757684034633728 |