ПРО ДЕЯКІ МОЖЛИВОСТІ КІЛЬКІСНОГО ЕЛІПСОМЕТРИЧНОГО ЕКСПЕРИМЕНТУ ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ СТРУКТУРИ ДВОМІРНИХ (2D) НАНОМАТЕРІАЛІВ
Ключові слова:
еліпсометрія, наноматеріали, оптичний контраст, ультратонка плівка
Анотація
Запропоновано алгоритм розрахунку похибок для нового еліпсометричного методу незалежного вимірювання параметрів ультратонких плівок двомірних (2D) наноматеріалів. Отримано залежності похибок показника заломлення і товщини ультратонких плівок від умов експерименту, що визначаються шорсткістю поверхні підкладки і величиною оптичного контрасту на поверхні “плівка-підкладка”. Встановлено, що автоматизація процесу і збільшення числа вимірювань до 25 або 100 дозволить звузити довірчий інтервал у 2 або 4 рази відповідно. Це дозволить пропорційно збільшити точність визначення кута падіння 0, при якому виконується умова = 0, і зменшити, відповідно, похибки основних параметрів прозорої плівки 1 n , 1 d .
Посилання
1. Neto A. H. C. The electronic properties of graphene / A. H. C. Neto, F. Guinea, N. M. R. Peres, K. S. Novoselov, and A. K. Geim // Rev. Mod. Phys.– 2009.– 81.– P. 109-162.
2. Splendiani A. Emerging Photoluminescence in Monolayer MoS2 / A. Splendiani, et al. // Nano Lett. – 2010. – 10. – P. 1271-1275.
3. Mak K. F. Atomically Thin MoS2: A New Direct-Gap Semiconductor / K. F. Mak, C. Lee, J. Hone, J. Shan, and T. F. Heinz // Phys. Rev. Lett.– 2010.– 105.– P. 136805.
4. Radisavljevic B. Single-layer MoS2 transistors / A. Radenovic, J. Brivio, V. Giacometti, and A.Kis // Nature Nanotech. – 2011. – 6. – P. 147-150.
5. Wang H. Electronics and optoelectronics of two-dimensional transition metal dichalcogenides / H. Wang et al. // Nature Nanotech. – 2012. – 7. – P. 699-712.
6. Sundaram R. S. Electroluminescence in Single Layer MoS2 / R. S. Sundaram, et al. // Nano Lett. – 2013. – 13. – P. 1416-1421.
7. Kravets V.G. Ellipsometry and optical spectroscopy of low-dimensional family TMDs / V.G. Kravets et al. // Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics // 2017. – 20. – N 3. – P. 284-296.
8. Lei Y. Room temperature, template-free synthesis of BiOI hierarchical structures: visible-light photocatalytic and electrochemical hydrogen storage properties / Y. Lei et al. // Dalton Trans. – 2010. – 39. – P. 3273-3278.
9. Liu Q.-C. Various Bismuth Oxyiodide Hierarchical Architectures: Alcohothermal-Controlled Synthesis, Photocatalytic Activities, and Adsorption Capabilities for Phosphate in Water / Q.-C.Liu et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces 2013. – 5. – P. 11927-11934.
10. Cheng H. One-step synthesis of the nanostructured AgI/BiOI composites with highly enhanced visible-light photocatalytic performances / Cheng H. et al. // Langmuir 2010. – 26. – P. 6618-6624.
11. Zhang X. Electronic and band structure tuning of ternary semiconductor photocatalysts by self doping: the case of BiOI / X. Zhang et al. // J. Phys. Chem. C. – 2010. – 114. – P. 18198-18206.
12. Jiang J. ZnO/BiOI heterostructures: photoinduced charge-transfer property and enhanced visiblelight photocatalytic activity / J. Jiang et al. // J. Phys. Chem. C. – 2011. – 115. – P. 20555-20564.
13. Zhang, X. The stabilities and electronic structures of single-layer bismuth oxyhalides for photocatalytic water splitting / Zhang, X. et al. // Phys. Chem. Chem. Phys. – 2014. – 16. – P. 25854-25861.
14. Azzam R. M. A. Ellipsometry and polarized light / R. M. A. Azzam, and N. M. Bashara. – Amsterdam: North-Holland, 1987. – 539 р.
15. Aspnes D. E. Spectroscopic ellipsometry of solids / D. E. Aspnes // in Optical Properties of Solids: New Developments, edited by B. O. Seraphin. – Amsterdam: North-Holland, 1976. – P. 801-846.
16. Бобро В. В. О характере математической некорректности обратной задачи эллипсометрии для сверхтонких поверхностных пленок / В. В. Бобро, А. И. Семененко // Научное приборостроение. – 2000. – T. 10, № 4. – С. 31-37.
17. Teppner R. On the analysis of ellipsometric measurements of adsorption layers at fluid interfaces / R. Teppner, S. Bae, K. Haage, H. Motschmann // Langmuir. – 1999. – Vol. 15. – P. 7002-7007.
18. Reiter R. Ellipsometric microscopy. Imaging monomolecular surfactant layers at the air-water interface / R. Reiter, H. Motschmann, H. Orendi, A. Nemetz, W. Knoll, // Langmuir. – 1992. – Vol. 8. – P. 1784-1788.
19. Ellipsometry of Functional Organic Surfaces and Films / ed-s: K. Hinrichs, K. J. Eichhorn. – Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 2014. – 362 p.
20. Johs B. Overview of variable angle spectro-scopic ellipsometry (VASE). Part II: advanced appli-cations / B. Johs, J.A. Woollam, C.M. Herzinger, J. Hilfiker, R. Synowicky, C.L. Bungay // Crit. Rev. Opt. Sci. Technol. – 1999. – Vol. CR72. – P. 29-58.
21. Kostruba A. Method for determination of the parameters of transparent ultrathin films deposited on transparent substrates under conditions of low optical contrast/ A. Kostruba, Yu. Stetsyshyn, and R. Vlokh // Applied Optics. – Vol. 54. –2015. – P. 6208-6216.
22. О точности и чувствительности метода эллипсометрии. І точность метода / К. К. Свиташев, А. И. Семененко, Л. В. Семененко, Е. С. Филатова // Опт. и Спектр. – 1972. – Т. 33. – С. 742-747.
23. Kostruba A. Surface modification by grafted sensitive polymer brushes: An ellipsometric study of their properties / A. Kostruba, M. Ohar, B. Kulyk, O. Zolobko, Y. Stetsyshyn // Applied Surface Science. – 2013. – Vol. 276. – P. 340-346.
24. Stetsyshyn Yu. Temperature and pH dual-responsive POEGMA-based coatings for protein adsorption / Yu. Stetsyshyn et al. // Journ. Coll. Interf. Sci. – 2013. – Vol. 411. – P. 247-256.
25. Kostruba A. Ex-situ ellipsometric study of the nanolayers of dihydroantracene oligoperoxide adsorbed on glass surface / A. Kostruba et al. // Ukr. J. Phys. Opt. – 2010. – Vol. 11. – № 4. – P. 269-276.
26. Stetsyshyn Y. Formation, structure and wettability of fluorescent nanolayers of oligoperoxide europium complexes adsorbed to glass surface / Yu. Stetsyshyn et al. // Thin Solid Films. – 2010. – Vol. 518, № 15. – P. 4318-4321.
2. Splendiani A. Emerging Photoluminescence in Monolayer MoS2 / A. Splendiani, et al. // Nano Lett. – 2010. – 10. – P. 1271-1275.
3. Mak K. F. Atomically Thin MoS2: A New Direct-Gap Semiconductor / K. F. Mak, C. Lee, J. Hone, J. Shan, and T. F. Heinz // Phys. Rev. Lett.– 2010.– 105.– P. 136805.
4. Radisavljevic B. Single-layer MoS2 transistors / A. Radenovic, J. Brivio, V. Giacometti, and A.Kis // Nature Nanotech. – 2011. – 6. – P. 147-150.
5. Wang H. Electronics and optoelectronics of two-dimensional transition metal dichalcogenides / H. Wang et al. // Nature Nanotech. – 2012. – 7. – P. 699-712.
6. Sundaram R. S. Electroluminescence in Single Layer MoS2 / R. S. Sundaram, et al. // Nano Lett. – 2013. – 13. – P. 1416-1421.
7. Kravets V.G. Ellipsometry and optical spectroscopy of low-dimensional family TMDs / V.G. Kravets et al. // Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics // 2017. – 20. – N 3. – P. 284-296.
8. Lei Y. Room temperature, template-free synthesis of BiOI hierarchical structures: visible-light photocatalytic and electrochemical hydrogen storage properties / Y. Lei et al. // Dalton Trans. – 2010. – 39. – P. 3273-3278.
9. Liu Q.-C. Various Bismuth Oxyiodide Hierarchical Architectures: Alcohothermal-Controlled Synthesis, Photocatalytic Activities, and Adsorption Capabilities for Phosphate in Water / Q.-C.Liu et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces 2013. – 5. – P. 11927-11934.
10. Cheng H. One-step synthesis of the nanostructured AgI/BiOI composites with highly enhanced visible-light photocatalytic performances / Cheng H. et al. // Langmuir 2010. – 26. – P. 6618-6624.
11. Zhang X. Electronic and band structure tuning of ternary semiconductor photocatalysts by self doping: the case of BiOI / X. Zhang et al. // J. Phys. Chem. C. – 2010. – 114. – P. 18198-18206.
12. Jiang J. ZnO/BiOI heterostructures: photoinduced charge-transfer property and enhanced visiblelight photocatalytic activity / J. Jiang et al. // J. Phys. Chem. C. – 2011. – 115. – P. 20555-20564.
13. Zhang, X. The stabilities and electronic structures of single-layer bismuth oxyhalides for photocatalytic water splitting / Zhang, X. et al. // Phys. Chem. Chem. Phys. – 2014. – 16. – P. 25854-25861.
14. Azzam R. M. A. Ellipsometry and polarized light / R. M. A. Azzam, and N. M. Bashara. – Amsterdam: North-Holland, 1987. – 539 р.
15. Aspnes D. E. Spectroscopic ellipsometry of solids / D. E. Aspnes // in Optical Properties of Solids: New Developments, edited by B. O. Seraphin. – Amsterdam: North-Holland, 1976. – P. 801-846.
16. Бобро В. В. О характере математической некорректности обратной задачи эллипсометрии для сверхтонких поверхностных пленок / В. В. Бобро, А. И. Семененко // Научное приборостроение. – 2000. – T. 10, № 4. – С. 31-37.
17. Teppner R. On the analysis of ellipsometric measurements of adsorption layers at fluid interfaces / R. Teppner, S. Bae, K. Haage, H. Motschmann // Langmuir. – 1999. – Vol. 15. – P. 7002-7007.
18. Reiter R. Ellipsometric microscopy. Imaging monomolecular surfactant layers at the air-water interface / R. Reiter, H. Motschmann, H. Orendi, A. Nemetz, W. Knoll, // Langmuir. – 1992. – Vol. 8. – P. 1784-1788.
19. Ellipsometry of Functional Organic Surfaces and Films / ed-s: K. Hinrichs, K. J. Eichhorn. – Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 2014. – 362 p.
20. Johs B. Overview of variable angle spectro-scopic ellipsometry (VASE). Part II: advanced appli-cations / B. Johs, J.A. Woollam, C.M. Herzinger, J. Hilfiker, R. Synowicky, C.L. Bungay // Crit. Rev. Opt. Sci. Technol. – 1999. – Vol. CR72. – P. 29-58.
21. Kostruba A. Method for determination of the parameters of transparent ultrathin films deposited on transparent substrates under conditions of low optical contrast/ A. Kostruba, Yu. Stetsyshyn, and R. Vlokh // Applied Optics. – Vol. 54. –2015. – P. 6208-6216.
22. О точности и чувствительности метода эллипсометрии. І точность метода / К. К. Свиташев, А. И. Семененко, Л. В. Семененко, Е. С. Филатова // Опт. и Спектр. – 1972. – Т. 33. – С. 742-747.
23. Kostruba A. Surface modification by grafted sensitive polymer brushes: An ellipsometric study of their properties / A. Kostruba, M. Ohar, B. Kulyk, O. Zolobko, Y. Stetsyshyn // Applied Surface Science. – 2013. – Vol. 276. – P. 340-346.
24. Stetsyshyn Yu. Temperature and pH dual-responsive POEGMA-based coatings for protein adsorption / Yu. Stetsyshyn et al. // Journ. Coll. Interf. Sci. – 2013. – Vol. 411. – P. 247-256.
25. Kostruba A. Ex-situ ellipsometric study of the nanolayers of dihydroantracene oligoperoxide adsorbed on glass surface / A. Kostruba et al. // Ukr. J. Phys. Opt. – 2010. – Vol. 11. – № 4. – P. 269-276.
26. Stetsyshyn Y. Formation, structure and wettability of fluorescent nanolayers of oligoperoxide europium complexes adsorbed to glass surface / Yu. Stetsyshyn et al. // Thin Solid Films. – 2010. – Vol. 518, № 15. – P. 4318-4321.
Опубліковано
2018-07-04
Розділ
СУЧАСНІ ПРОБЛЕМИ ТОВАРОЗНАВСТВА ТА ТЕХНОЛОГІЙ НЕПРОДОВОЛЬЧИХ МАТЕРІАЛІВ І ТОВАРІ
