Determination of the Refractive Index and Optical Absorption Coefficient of Vapor-Deposited Amorphous AsS Films from Transmittance Measurements

Abstract

The optical transmission spectra of amorphous AsS films of composition As32S68 prepared by thermal evaporation are measured over the 0.3 to 2.0 μm spectral region. A simple straightforward procedure suggested by Swanepoel is applied for determining the index of refraction and layer thickness; the absorption coefficient is derived using the Connell and Lewis formulae based on the interference-free transmittance. Furthermore, thickness measurements made by a surface profiling stylus are also carried out to cross-check the results corresponding to the fringe pattern method. The dispersion of n is discussed in terms of the single-oscillator Wemple and DiDomenico model and the absorption edge is described using the “non-direct transition” model proposed by Tauc. Finally, the compositional trends of the refractive index, absorption coefficient, and optical band gap in the AsS chalcogenide glass system are analyzed in detail. Optische Transmissionsspektren von amorphen AsS-Schichten der Zusammensetzung As32S68, die durch thermisches Aufdampfen hergestellt wurden, werden im Spektralbereich 0,3 bis 2,0 μm gemessen. Ein einfaches, von Swanepoel vorgeschlagenes Verfahren wird zur Bestimmung von Brechungsindex und Schichtdicke angewandt, der Absorptionskoeffizient wird mittels der Formel von Connell und Lewis für interferenzfreie Transmission berechnet. Zur Kontrolle werden Dickenmessungen mit einem Oberflächenprofilstift durchgeführt. Die Dispersion von n wird im Rahmen des Ein-Oszillator-Modells von Wemple und DiDomenico diskutiert und die Absorptionskante wird mit dem Modell der nichtdiskreten Übergänge nach Tauc beschrieben. Schlíeßlich werden Änderungen des Brechungsindex, des Absorptionskoeffizienten und der optischen Bandlücke im AsS-Glassystem als Funktion der Zusammensetzung detailliert analysiert.