Optical study of titanium dioxide thin films prepared by R.F. sputtering

Optical response of TiO2 layers, prepared by R.F. sputtering from TiO2 target, was studied as a function of target state, oxygen partial pressure and sputtering power. We have found that TiO2 layers deposited from a used target exhibit a high absorptance which decreases greatly when an oxygen partial pressure is introduced. Whereas an increase of sputtering power leads to an absorbent TiO2 matrix.Optical response of TiO2 layers, prepared by R.F. sputtering from TiO2 target, was studied as a function of target state, oxygen partial pressure and sputtering power. We have found that TiO2 layers deposited from a used target exhibit a high absorptance which decreases greatly when an oxygen partial pressure is introduced. Whereas an increase of sputtering power leads to an absorbent TiO2 matrix

Local Entropy Characterization of Correlated Random Microstructures

A rigorous connection is established between the local porosity entropy introduced by Boger et al. (Physica A 187, 55 (1992)) and the configurational entropy of Andraud et al. (Physica A 207, 208 (1994)). These entropies were introduced as morphological descriptors derived from local volume fluctuations in arbitrary correlated microstructures occuring in porous media, composites or other heterogeneous systems. It is found that the entropy lengths at which the entropies assume an extremum become identical for high enough resolution of the underlying configurations. Several examples of porous and heterogeneous media are given which demonstrate the usefulness and importance of this morphological local entropy concept.Comment: 15 pages. please contact [email protected] and have a look at http://www.ica1.uni-stuttgart.de/ . To appear in Physica

Structure électronique des alliages CuPd, AgPd, AuPd par spectroscopie optique, dans le cadre du modèle des niveaux liés virtuels

The electronic structure of noble metal-Pd alloys is deduced from the analysis of their complex dielectric constant determined from reflectance and transmittance measurements from 0.5 to 6 eV on semi-transparent thin films. The additional optical absorption induced by the Pd impurity is analysed in terms of the virtual bound states model (VBS). The VBS characteristic parameters which are determined for each alloy, are compared. The validity of the model is studied versus impurity concentration. The influence of conduction states d-hybridization in the host, and the interaction phenomena between impurities, are examined. The effects of composition ordering are discussed for CuPd alloys.La structure électronique des alliages entre métaux nobles et Pd, sous forme de couches minces, est étudiée à partir de leur constante diélectrique complexe déduite de mesures optiques en transmission et réflexion entre 0,5 et 6 eV. L'absorption optique supplémentaire introduite par l'impureté Pd est analysée à l'aide du modèle des niveaux liés virtuels (NLV). Les paramètres caractéristiques du NLV sont déterminés pour chaque alliage et comparés entre eux. La validité du modèle est testée en fonction de la concentration en Pd. Le rôle de l'hybridation s-d des états de conduction de la matrice ainsi que les phénomènes d'interaction entre impuretés sont mis en évidence. On s'intéresse également aux propriétés particulières des phases ordonnées dans le cas CuPd

Black chromium coatings : experimental and calculated optical properties using inhomogeneous medium theories

Bulk composition, surface and volume structures and optical characterization of selective black chromium coatings used for photothermal conversion of solar energy are presented. A model of the optical properties, taking into account all these parameters and using Maxwell Garnett and Effective Medium Theories for the determination of an effective dielectric constant for the inhomogeneous and rough media, is then developed. The influence of different roughness profiles is considered. The optical behaviour obtained with the different theories is examined and the limitations of these theories are discussed.On présente la caractérisation détaillée (propriétés optiques, composition en volume, structures en surface et en volume) de revêtements sélectifs de chrome noir utilisés pour la conversion héliothermique. Un modèle des propriétés optiques prenant en compte tous ces paramètres est ensuite développé à partir des théories de Maxwell Garnett et du Milieu Effectif permettant la détermination d'une constante diélectrique effective dans les milieux inhomogènes et rugueux. On étudie l'influence de rugosités présentant différents profils. On compare les comportements optiques déduits des diverses théories et on discute les limites d'application de ces théories

Optical properties of Ni from 0.03 to 6 eV

The complex dielectric function of Ni thin films deposited on fused silica and crystalline germanium substrates by thermal evaporation under ultra-high vacuum is deduced from optical measurements by various methods : from 6 to 0.5 eV from reflectance and transmittance measurements ; from 0.5 to 0.09 eV by a method based on A.T.R. and surface plasmon excitation; from 0.2 to 0.03 eV by a Kramers-Kronig analysis performed on the reflectivity. The onset of interband transitions is thus determined and the Drude parameters of the conduction electrons are calculated The results are discussed in relation to the characteristics of the films (thickness, annealing, resistivity, crystallites size) and eventually interpreted using band structure calculations.La fonction diélectrique complexe de couches minces de nickel, déposées sur des substrats de silice fondue et de germanium, par évaporation thermique sous ultra-vide, est déduite de mesures optiques à l'aide de différentes méthodes : entre 6 et 0,5 eV à partir des mesures de réflexion et de transmission; entre 0,5 et 0,09 eV par une méthode fondée sur la réflexion totale atténuée et l'excitation de plasmons de surface; entre 0,2 et 0,03 eV via une analyse de Kramers-Kronig sur la réflectivité. Le seuil des transitions interbandes est ainsi déterminé et l'on calcule les paramètres de Drude des électrons de conduction. On discute les résultats en fonction des caractéristiques des couches (épaisseur, recuit, résistivité, taille des cristallites), et on les interprète à partir de calculs de structure de bande

Compared optical properties of noble and transition metal-dielectric granular films

Metal-dielectric inhomogeneous media exhibit contrasted physical properties according to the nature of the metallic inclusion : noble or transition. A comparison between Au-MgO and Pt-Al2O3 thin films (prepared by sputtering), based on their optical, electrical and structural properties, is presented. The optical properties are analysed using two effective medium theories : Maxwell Garnett and Bruggeman. Both systems percolate at high metal volume fraction (0.4-0.5). They mainly differ in the dielectric anomaly and the influence of the conduction electron relaxation time on the optical properties of the inhomogeneous medium.Les milieux inhomogènes métal-diélectrique présentent des propriétés physiques différentes suivant que l'inclusion métallique est un métal noble ou un métal de transition. Nous présentons une étude comparée de couches minces de Au-MgO et Pt-Al2O3 (préparées par pulvérisation cathodique) à partir de leur propriétés optiques, électriques et de leur structure. L'analyse des propriétés optiques est réalisée à l'aide de deux théories de milieu effectif : Maxwell Garnett et Bruggeman. Les deux systèmes percolent pour des fractions volumiques en métal élevées (0,4-0,5). Ils différent essentiellement par l'anomalie diélectrique et le rôle joué par le temps de relaxation des électrons de conduction du métal sur les propriétés optiques du milieu granulaire

MODÉLISATION DES PROPRIÉTÉS OPTIQUES DES MILIEUX INHOMOGÈNES À STRUCTURE COMPLEXE

Après avoir défini les différents paramètres qui caractérisent un milieu inhomogène, on rappelle les principes de calcul des propriétés optiques d'un système multicouche puis on passe en revue les théories les plus utilisées pour le calcul de la constante diélectrique d'un milieu composite. On applique enfin ces différentes théories à un revêtement complexe : le chrome noir.The definitions of the different parameters characterizing an inhomogeneous medium and the method of calculation of the optical properties of multilayer systems are first recalled. The most commonly used theories allowing the calculation of the dielectric constant of composite media are then presented. They are eventually applied to a complex coating : Black Chromium

Le chrome noir et la sélectivité aux moyennes températures (100-250 °C)

Les capteurs photothermiques travaillant sous faible ou moyenne concentration ( < 100) sont en plein développement. On montre sur des exemples théoriques très proches de la réalité l'intérêt des surfaces sélectives associées à de tels capteurs. On présente enfin en détail les propriétés optiques des surfaces sélectives au Chrome Noir stables jusqu'à 300 °C. L'absorption solaire a de ces surfaces reste voisine de 95 % jusqu'à 250 °C, le rapport absorption solaire/émission infrarouge (a/e) étant de l'ordre de 10 à cette température