4,715 research outputs found

    Rigorous Simulation of 3D Masks

    Get PDF
    We perform 3D lithography simulations by using a finite-element solver. To proof applicability to real 3D problems we investigate DUV light propagation through a structure of size 9 microns times 4 microns times 65 nm. On this relatively large computational domain we perform rigorous computations (No Hopkins) taking into account a grid of 11 times 21 source points with two polarization directions each. We obtain well converged results with an accuracy of the diffraction orders of about one percent. The results compare well to experimental aerial imaging results. We further investigate the convergence of 3D solutions towards quasi-exact results obtained with different methods.Comment: 8 pages, 5 figures (see original publication for images with a better resolution

    Multipurpose S-shaped solvable profiles of the refractive index: application to modeling of antireflection layers and quasi-crystals

    Get PDF
    A class of four-parameter solvable profiles of the electromagnetic admittance has recently been discovered by applying the newly developed Property & Field Darboux Transformation method (PROFIDT). These profiles are highly flexible. In addition, the related electromagnetic-field solutions are exact, in closed-form and involve only elementary functions. In this paper, we focus on those who are S-shaped and we provide all the tools needed for easy implementation. These analytical bricks can be used for high-level modeling of lightwave propagation in photonic devices presenting a piecewise-sigmoidal refractive-index profile such as, for example, antireflection layers, rugate filters, chirped filters and photonic crystals. For small amplitude of the index modulation, these elementary profiles are very close to a cosine profile. They can therefore be considered as valuable surrogates for computing the scattering properties of components like Bragg filters and reflectors as well. In this paper we present an application for antireflection layers and another for 1D quasicrystals (QC). The proposed S-shaped profiles can be easily manipulated for exploring the optical properties of smooth QC, a class of photonic devices that adds to the classical binary-level QC.Comment: 14 pages, 18 fi

    Modeling and simulation of disordered light management structures in optoelectronic devices

    Get PDF
    Um die Lichtausbreitung innerhalb optoelektronischer Bauelemente gezielt zu manipulieren greift Lichtmanagement zunehmend auf ungeordnete Strukturen und Materialien zurück. Die quantitative Beschreibung dieser ungeordneten Teilchensysteme wird jedoch maßgeblich durch das Fehlen von Symmetrien erschwert. Hierdurch verlangt insbesondere die Diskrepanz der einzelnen Größenordnungen innerhalb eines Systems Modellierungswerkzeuge mit einem breiten Anwendungsbereich. Um die Streuprobleme in den typischen Dünnschichtsystemen optoelektronischer Bauelemente abzubilden, wird in dieser Arbeit eine Simulationsmethode genutzt, welche die gestreuten elektromagnetischen Felder in Kugelwellen abbildet und mit einem Formalismus für ebene Wellen kombiniert. Im Vergleich zu den etablierten differentiellen Methoden und Integralansätzen profitiert der gewählte Reihenansatz maßgeblich von einer stark reduzierten Anzahl an Unbekannten, erweist sich allerdings im Falle komplexer Streugeometrien bisher als nicht ausreichend flexibel. Bei Streuanordnungen aus nichtkugelförmigen Partikeln erfordert die T-Matrix-Methode beispielsweise einen Mindestabstand zwischen benachbarten Partikeln, um die Mehrfachstreuung richtig auflösen zu können und erweist sich daher ungeeignet für das Modellieren von dichten Partikelanhäufungen. In der Praxis kann die Methode zur optischen Modellierung somit nicht immer ihrem Ziel der Optimierung und Unterstützung der Bauelementeherstellung gerecht werden. In dieser Arbeit wird ein alternatives Verfahren zur Berücksichtigung direkter Wechselwirkungen zwischen nichtkugelförmigen Teilchen vorgestellt. Der Formalismus basiert auf einer zwischenzeitlichen Umwandlung des Translationsoperators für Kugelwellen in ein System ebener Wellen. Hierdurch können die sich ausbreitenden Felder vom evaneszenten Feld getrennt und die direkten Wechselwirkungen zwischen nichtsphärischen, konvexen Partikeln für beliebige Abstände ermittelt werden. Um den Rechenaufwand weiter zu reduzieren, werden periodische Randbedingungen für die T-matrix-Methode auf Basis von Ewald-Summen in das bestehende Modell integriert. Neben der Modellierung streng periodische Systeme kann der Reihenansatz somit ebenfalls auf die Untersuchung großer, periodischer Einheitszellen erweitert werden. Es wird untersucht, inwieweit sich eine weitreichende Periodizität auf die lokale Unordnung innerhalb der Einheitszellen auswirkt und unter welchen Bedingungen solch eine Periodizität geeignet ist um ungeordnete Partikelsysteme zu beschreiben. Die numerischen Herausforderungen der vorgestellten Techniken zur optischen Modellierung ungeordneter Partikelsysteme werden erörtert und anschließend anhand zweier praxisrelevanter Fallbeispiele illustriert. Zunächst wird ein Vergleich zwischen planarisierten Extraktionsschichten mit niedrigem und hohen Brechungsindex zur Auskopplung von Licht aus einer organischen Leuchtdiode für unterschiedliche Dichten der Streutextur gezogen. Anschließend werden poröse Polymere in eine Perowskit-Solarzelle integriert um eine diffuse und breitbandige Reflexion zu ermöglichen, wie sie für die Gebäudeintegration von Photovoltaikanlagen wünschenswert sein kann
    corecore