The General Transfer Matrix (GTMM) Method: Overview & Applications

Σχετικά έγγραφα
Graded Refractive-Index

CE 530 Molecular Simulation

Solar Neutrinos: Fluxes

A Determination Method of Diffusion-Parameter Values in the Ion-Exchange Optical Waveguides in Soda-Lime glass Made by Diluted AgNO 3 with NaNO 3

Μελέτη Πρότυπων Καταλυτικών Συστηµάτων. µε Επιφανειακά Ευαίσθητες Τεχνικές

Απόκριση σε Μοναδιαία Ωστική Δύναμη (Unit Impulse) Απόκριση σε Δυνάμεις Αυθαίρετα Μεταβαλλόμενες με το Χρόνο. Απόστολος Σ.

ΒΙΟΓΡΑΦΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ Ι ΑΚΤΙΚΟ ΕΡΓΟ

Approximation of distance between locations on earth given by latitude and longitude

Supporting Information

High order interpolation function for surface contact problem

DETERMINATION OF DYNAMIC CHARACTERISTICS OF A 2DOF SYSTEM. by Zoran VARGA, Ms.C.E.

[1] P Q. Fig. 3.1

Thin Film Precision Chip Resistor-AR Series

Πλασμονικές Οργανικές Δίοδοι Εκπομπής Φωτός Υψηλής Απόδοσης

2. Μηχανικό Μαύρο Κουτί: κύλινδρος με μια μπάλα μέσα σε αυτόν.

Computing the Gradient

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Supporting information. An unusual bifunctional Tb-MOF for highly sensing of Ba 2+ ions and remarkable selectivities of CO 2 /N 2 and CO 2 /CH 4

Current Sensing Chip Resistor SMDL Series Size: 0201/0402/0603/0805/1206/1010/2010/2512/1225/3720/7520. official distributor of

Review Test 3. MULTIPLE CHOICE. Choose the one alternative that best completes the statement or answers the question.

Οι απόψεις και τα συμπεράσματα που περιέχονται σε αυτό το έγγραφο, εκφράζουν τον συγγραφέα και δεν πρέπει να ερμηνευτεί ότι αντιπροσωπεύουν τις

RC series Thick Film Chip Resistor

Resurvey of Possible Seismic Fissures in the Old-Edo River in Tokyo

(1) Describe the process by which mercury atoms become excited in a fluorescent tube (3)

Data sheet Thick Film Chip Resistor 5% - RS Series 0201/0402/0603/0805/1206

SMD Transient Voltage Suppressors

Reaction of a Platinum Electrode for the Measurement of Redox Potential of Paddy Soil

HFC SERIES High Freq. Wound Ceramic Chip Inductors

ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Ι ΙΟΤΗΤΩΝ ΕΠΙΦΑΝΕΙΩΝ ΜΕ ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟ- ΓΙΚΕΣ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΕΙΣ

Supplementary Materials for. Kinetic and Computational Studies on Pd(I) Dimer- Mediated Halogen Exchange of Aryl Iodides

Phys460.nb Solution for the t-dependent Schrodinger s equation How did we find the solution? (not required)

A facile and general route to 3-((trifluoromethyl)thio)benzofurans and 3-((trifluoromethyl)thio)benzothiophenes

ES440/ES911: CFD. Chapter 5. Solution of Linear Equation Systems

ΠΣΤΧΛΑΚΘ ΕΡΓΑΛΑ ΜΕΣΡΘΕΛ ΟΠΣΛΚΟΤ ΒΑΚΟΤ ΑΣΜΟΦΑΛΡΑ ΜΕ ΘΛΛΑΚΟ ΦΩΣΟΜΕΣΡΟ ΕΚΟ

D Alembert s Solution to the Wave Equation

1000 VDC 1250 VDC 125 VAC 250 VAC J K 125 VAC, 250 VAC

ΜΕΛΕΤΗ ΔΙΕΠΙΦΑΝΕΙΩΝ ΜΕΤΑΛΛΟΥ / ΑΝΘΡΑΚΟΠΥΡΙΤΙΟΥ ΜΕ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΑ ΕΥΑΙΣΘΗΤΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ

Metal Film Leaded Precision Resistor

Jesse Maassen and Mark Lundstrom Purdue University November 25, 2013

MAX-QUALITY ELECTRIC CO; LTD Thin Film Precision Chip Resistors. Data Sheet

What happens when two or more waves overlap in a certain region of space at the same time?

Anti-Corrosive Thin Film Precision Chip Resistor-SMDR Series. official distributor of

A Bonus-Malus System as a Markov Set-Chain. Małgorzata Niemiec Warsaw School of Economics Institute of Econometrics

Νανοσύνθετα πολυαιθυλενίου υψηλής πυκνότητας (HDPE) / νανοϊνών χαλκού (Cu-nanofibers) με βελτιωμένη σταθερότητα στην υπεριώδη ακτινοβολία

Table of contents. 1. Introduction... 4

Metal Oxide Varistors (MOV) Data Sheet

b. Use the parametrization from (a) to compute the area of S a as S a ds. Be sure to substitute for ds!

Data sheet Thin Film Chip Inductor AL Series

Appendix to On the stability of a compressible axisymmetric rotating flow in a pipe. By Z. Rusak & J. H. Lee

SMD - Resistors. TThin Film Precision Chip Resistor - SMDT Series. Product : Size: 0201/0402/0603/0805/1206/1210/2010/2512. official distributor of

Second Order Partial Differential Equations

Physical and Chemical Properties of the Nest-site Beach of the Horseshoe Crab Rehabilitated by Sand Placement

Jackson 2.25 Homework Problem Solution Dr. Christopher S. Baird University of Massachusetts Lowell

Metal Oxide Leaded Film Resistor

상대론적고에너지중이온충돌에서 제트입자와관련된제동복사 박가영 인하대학교 윤진희교수님, 권민정교수님

Study on Re-adhesion control by monitoring excessive angular momentum in electric railway traction

Εύη Καραγιαννίδου Χημικός Α.Π.Θ. ΟΙ ΕΠΟΞΕΙΔΙΚΕΣ ΚΟΛΛΕΣ ΣΤΗΝ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΕΡΓΩΝ ΤΕΧΝΗΣ ΑΠΟ ΓΥΑΛΙ ή ΚΕΡΑΜΙΚΟ

Τεχνικές παρασκευής ζεόλιθου ZSM-5 από τέφρα φλοιού ρυζιού με χρήση φούρνου μικροκυμάτων και τεχνικής sol-gel

Διπλωματική Εργασία του φοιτητή του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών

Metal Film Leaded Precision Resistor


An experimental and theoretical study of the gas phase kinetics of atomic chlorine reactions with CH 3 NH 2, (CH 3 ) 2 NH, and (CH 3 ) 3 N

38 Te(OH) 6 2NH 4 H 2 PO 4 (NH 4 ) 2 HPO 4

Table of Contents 1 Supplementary Data MCD

High Current Chip Ferrite Bead MHC Series

CSK series. Current Sensing Chip Resistor. Features. Applications. Construction FAITHFUL LINK

ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ

ΣΤΑΤΙΚΗ ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΛΩ ΙΩΤΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ

Metal Oxide Leaded Film Resistor

Second Order RLC Filters

Thin Film Chip Inductor

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ. Πτυχιακή εργασία ΟΛΙΣΘΗΡΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΜΑΚΡΟΥΦΗ ΤΩΝ ΟΔΟΔΤΡΩΜΑΤΩΝ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ

ΙΕΥΘΥΝΤΗΣ: Καθηγητής Γ. ΧΡΥΣΟΛΟΥΡΗΣ Ι ΑΚΤΟΡΙΚΗ ΙΑΤΡΙΒΗ

Αξιολόγηση Ημιαγώγιμων Υμενίων Σεληνιούχου Καδμίου Σε Υπόστρωμα Νικελίου Για Φωτοβολταϊκές Εφαρμογές

Si + Al Mg Fe + Mn +Ni Ca rim Ca p.f.u

Current Sensing Thick Film Chip Resistor-SMDB Series Size: 0402/0603/0805/1206/1210/2010/2512. official distributor of

Congruence Classes of Invertible Matrices of Order 3 over F 2

THICK FILM LEAD FREE CHIP RESISTORS

Laboratory Studies on the Irradiation of Solid Ethane Analog Ices and Implications to Titan s Chemistry

BandPass (4A) Young Won Lim 1/11/14

SMD - Resistors. Thick Film Chip Resistor-SMDC Series Size: 01005/0201/0402/0603/0805/1206/1210/2010/2512/ 1225/0612. official distributor of

4. Construction. 5. Dimensions Unit mm

The Free Internet Journal for Organic Chemistry

Thick Film Chip Resistor-SMDC Series Size: 01005/0201/0402/0603/0805/1206/1210/2010/2512. official distributor of

Low Frequency Plasma Conductivity in the Average-Atom Approximation

Oscillatory Gap Damping

ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΕΠΑΝΑΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΓΡΑΜΜΗΣ ΣΥΝΑΡΜΟΛΟΓΗΣΗΣ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΕΡΓΑΛΕΙΩΝ ΛΙΤΗΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ REDESIGNING AN ASSEMBLY LINE WITH LEAN PRODUCTION TOOLS

Homomorphism in Intuitionistic Fuzzy Automata

Η ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΗΣ ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΓΙΑ ΤΟΝ ΣΧΕ ΙΑΣΜΟ ΜΕΤΑΛΛΙΚΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ

Aquinas College. Edexcel Mathematical formulae and statistics tables DO NOT WRITE ON THIS BOOKLET

Durbin-Levinson recursive method

the total number of electrons passing through the lamp.

Main source: "Discrete-time systems and computer control" by Α. ΣΚΟΔΡΑΣ ΨΗΦΙΑΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΔΙΑΛΕΞΗ 4 ΔΙΑΦΑΝΕΙΑ 1

SCITECH Volume 13, Issue 2 RESEARCH ORGANISATION Published online: March 29, 2018

Sampling Basics (1B) Young Won Lim 9/21/13

ΥΠΕΥΘΥΝΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: ΜΟΥΣΙΟΠΟΥΛΟΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ ΑΡΜΟΔΙΟΙ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗΣ: ΦΡΑΓΚΟΥ ΕΥΑΓΓΕΛΙΑ, ΝΤΟΥΡΟΣ ΙΩΑΝΝΗΣ

ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΩΝ ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΕΩΝ ΧΑΛΥΒ ΙΝΩΝ ΦΟΡΕΩΝ ΜΕΓΑΛΟΥ ΑΝΟΙΓΜΑΤΟΣ ΤΥΠΟΥ MBSN ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΚΑΛΩ ΙΩΝ: ΠΡΟΤΑΣΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΣΕ ΑΝΟΙΚΤΟ ΣΤΕΓΑΣΤΡΟ

Design and Fabrication of Water Heater with Electromagnetic Induction Heating

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΓΕΩΠΟΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ. Πτυχιακή εργασία

Trimmable Thick Film Chip Resistor

Transcript:

The General Transfer Matrix (GTMM) Method: Overview & Applications Spotlights on the presentation of the PhD thesis : Study of the effects of ion iplantation on the optical, structural and electrical properties of silicon and SIMOX structures using fast Fourier transfor spectroscopy in the infrared DOI: http://dx.doi.org/0.68/eadd/5046 C. C. Katsidis, MSc, Md, PhD and key points of the paper: C.C Katsidis and D.I. Siapkas General transfer atrix ethod for optical ultilayer systes with coherent, partially coherent and incoherent interference Applied Optics, Vol. 4(9) p. 3978-3987 (00), DOI: http://dx.doi.org/0.364/ao.4.003978

part A FT-IR easureents in ultilayered aterials. Analysis of optical spectra part B Foration of conducting and insulating layered structures in silicon by ion iplantation. Principles of their optical characterization

Copleentary ethods of aterial characterization Ion bea techniques RBS (Rutherford Backscattering Spectroscopy) SIMS (Secondary Ion Mass Spectroscopy) lectrical Measureents SPRADING RSISTANC SHT RSISTANC HALL MOBILITY

part A

Sections of part A Fast Fourier Transfor Infrared (FFT-IR) Spectroscopy The IFS3v Spectrophotoeter of BRUKR Developent of algoriths for optical analysis of ultilayered structures: The General Transfer Matrix Method (GTMM)

The Bruker IFS3v FT-IR spectrophotoeter

intensity Ένταση Interferogra 8 4 0-4 0 00 400 Διαφορά δρόμου path difference Intensity versus path difference

Single channel spectru Φάσμα απλού καναλιού αναφορά reference 0.4 δείγμα saple 0. 400 400 4400 Κυματάριθμος (c - ) wavenuber (c - ) Single channel spectra of a bulk SiC saple (blue line) and an Au-irror plate used as reference (red line).

reflectance Ανακλαστικότητα 0.8 SiC n( ) : coplex refractive index ( ) : coplex dielectric function R( ) n( ) n( ) 0.4 n( ) ( ) 400 400 4400 Κυματάριθμος(c - ) wavenuber (c - ) / Reflectance of bulk SiC vs wavenuber (ω). Reflectance is the ratio of the two single channel spectra (saple/reference).

Dispersion Models of the Coplex Dielectric Function and the Coplex Refractive Index Drude (free carriers) Lorentz (lattice vibrations) Cauchy (low frequency edge of interband transitions) Selleier (low frequency edge of edge of interband transitions) Lorentz, Tauc-Lorentz (band gap)

Dispersion Models of the Coplex Dielectric Function and the Coplex Refractive Index Drude Lorentz Cauchy Selleier, ~ p p i * 4 Ne p j TOj TOj j j i ~... Re( ~ ) C B A n i i A i n [Re( ~ )]

Aνακλαστικότητα % 0.4 Bulk reflectance 0.3 Si BULK n~ ( ) R( ) ~ ~ r n ( ) 0.3 0.8 SiC BULK air 0.4 SiC Si 0.8 0.4 SiC/ Si 0 400 800 00 600 000 Κυματάριθμος (c-) Reflectivity (%) vs wavenuber (c - ) Single thin fil reflectance R ~ r e e i i ~ re ~~ r r e ~ i i nd cos

The General Transfer Matrix Method (GTMM), D D ύ p n n ύ s n n i i i i i i i i cos cos cos cos D i for s wave for p wave

Refraction Matrix Propagation Matrix r r t,,, D D coherent inerference: Σ = partial coherence, incoherence: Σ = t -, t,- r -, r,- 0 0 i i e e P

Layer Transfer Matrix N N 0 0 D D P D D 0 N N N N N N N T T T T 0 D D P D D D D P i,,,, i, i, i, )e r r t (t e r e r e t T 0/(N ) T T T T t r r t t r r,n N,,N,N N,,N N, 0 0 0 0 0 0 0 The product atrix resulting fro the above procedure is again a atrix, the syste transfer atrix T T 0/(N+) :

coplex reflectance and transission coefficients of an arbitrary ultilayer with N finite layers in ters of the syste transfer atrix eleents T ij r t r 0,N 0 T 0 0 T N N t,n 0 0 T 0 N T r rn,0 N N 0 0 T t tn,0 DetT 0 N 0 0 T the front and back reflectances R, R and transittances T, T are obtained as the agnitudes of the coplex vectors r, r and t, t respectively. DetTT T T T

Incorporation of Roughness: Generalized for of the Layer Transfer Matrix ( 0 ) r r exp{ (sn ) } r ( 0 ),,, ( 0 ) r r exp{ (sn ) } r ( 0 ),,, ( 0 ) t t exp{ (s ) (n n ) } t ( 0 ),,, ( 0 ) t t exp{ (s ) (n n ) } t ( 0 ),,, i i e r, e i t, r,e ( t,t, r,r, )e i / / / /

ανακλαστικότητα reflectance ανακλαστικότητα reflectance Level/contrast suppression of the interference pattern due to surface/interface roughness 0.8 Bulk SiC, sooth surface bulk SiC με λεία επιφάνεια bulk Bulk SiC SiC, με τραχεία rough surface επιφάνεια SiC/Si, με rough τραχεία surface επιφάνεια SiC/Si, με rough τραχεία interface διεπιφάνεια 0.8 SiC/Si Z =Z =0 Z =000A, Z =0 Z =0, Z =000A Z =Z =000A 0.4 0.4 0 000 4000 6000 0 000 4000 6000 κυματάριθμος - ) κυματάριθμος (c - ) wavenuber (c - ) wavenuber (c - ) Plots of reflectance vs wavenuber. Z : surface roughness, Z : interface roughness

The proble of finite substrates / thick layers The coherent substrate Appearance of a dense pattern of interference fringes The general layer transfer atrix is used The incoherent substrate / layer levation of the ean level of reflectivity in coparison to the ean reflectivity level of a sei-infinite substrate The general intensity atrix is needed

The intensity atrix Featuring application: incoherent thick layer in an arbitrary position inside a ultilayer structure incoh T 0 /(N ) int int int, 0 T 0 /P T/(N ) t r ( t t r r ) 0, 0, 0,, 0 0,, 0 r i e 0 i 0 e Pint t, N r N, r, N ( t, N tn, r, N r N, ) Multilayer with ore than one thick incoherent layers incoh T T P T P T int int int int int 0 /(N ) 0 / /j j j/(n )

reflectance ανακλαστικότητα interediate thick (coherent/incoherent) layer poly-si / thick SiO / poly-si 0.6 πολυκ. Si / παχύ-sio / πολυκ. Si Incoherent calc. (blue line) incoh T T P T int int int 0 / 4 0 / / 4 0.4 Coherent calc. (red line) T 0 / 4 0. Z =800A Z =Z 3 =0 Z 4 =900A 500 3500 5500 κυματάριθμος (c - ) wavenuber (c - )

reflectance ανακλαστικότητα reflectance ανακλαστικότητα Thick coherent/incoherent vs sei-infinite substrate incoh T T P T 0 / 8 int int int T 0 / 8 8 8/ 8 0 / 8 incoh T T P T 0 / 8 int int int T 0 / 8 8 8/ 8 0 / 8 0.8 πεπερασμένο υπόβαθρο 0.8 ντοπ.- Si / Si 0.6 ημιάπειρο υπόβαθρο πειραματικές τιμές 0.6 0.4 0.4 0. ντοπ.-si / Si doped-si / Si 0 000 000 3000 4000 0 000 000 3000 4000 κυματάριθμος wavenuber (c - )- ) κυματάριθμος wavenuber (c - )- ) 0. xperiental (sybols) and calculated reflectance spectra of doped-si on Si considering sei-infinite (green line), finite incoherent (blue line) and finite coherent (red line) substrate.

n, k Gaussian carrier concentration and the associated real (n) and iaginary (k) parts of refractive index 3.6.4 n The carrier concentration profile is odeled by joining two half-gaussians with different standard deviations (σ L,σ Η ) N Cj =N CP exp{-(z j -R N ) /σ N } k. 0. 0. 0.3 depth βάθος (μ) z j = R N - 4σ N + (j-)δz N Δz N = σ N /0 σ Ν =σ L for z<r N σ Ν =σ H for z>r N n and k depth-profiles for three different wavenubers

part B

Sections of part B Basics of Depth Profiling Oxygen Iplantation into Silicon. Foration of Separation by Iplantation of Oxygen (SIMOX) Silicon- On-Insulator (SOI) Structures Single-iplantation SIMOX Sequential Iplantation & Annealing (SIA) SIMOX Doping of SIMOX Structures High nergy Doping of Silicon

Model of the oxygen iplantation into silicon using a Gaussian function for the refractive index depth-profile nj nsub nsub n RP exp / RP x( j ) / R P κδrp/δx=(-)layers j=, - - - - - -, j=- δx j=0 j= n = o n =n(si) x o x = R p -κδr p n j x j j= n =n(si) x =x sub In order to be able to copare the results of the optical analysis with those obtained by other techniques it is necessary to convert the depth profiles of the refractive index into depth profiles of the SiO fraction or to the oxygen atoic concentration. This is achieved using effective ediu (M) odels n n(rp) Si Si + O Si 0 depth Rp-ΔRp Rp Rp+ΔRp

Depth-profiles of (α) the ipurity and the free-carrier concentration (β) the real & (γ) the iaginary parts of the refractive index of an ion iplanted Si-substrate at low frequencies, where the free carrier excitations appear N A : ipurity atos N C : free carriers D: daaged region R: recrystallized region S: unaffected substrate depth

Depth-profiles of the real and iaginary parts of the refractive index of an ion iplanted Si-substrate at high frequencies D: daaged region R: recrystallized region S: unaffected substrate 0 Βάθος depth

Fabrication of a 00 kev O + single-iplantation-cycle SIMOX reflectance ανακλαστικότητα refractive index δείκτης διάθλασης reflectance ανακλαστικότητα refractive index δείκτης διάθλασης 0.8 0.4 uniplanted bulk-πυρίτιο πριν την εμφύτευση Si 00 kev oxygen ion iplantation εμφύτευση 00keV O + 3.5.0 oxygen iplantation εμφύτευση οξυγόνου depth profiles of refractive index real part (n) (α) 0 000 4000 6000 κυματάριθμος wavenuber (c (c - - ) ) 0.5 (α) 0 00 400 600 800 βάθος (n) depth (n) 0.8 ανοπτημένο SIMOX annealed SIMOX (β) 3.5 ανοπτημένο annealed SIMOX ενός κύκλου 0.4.0 (β) 0.5 0 000 4000 6000 κυματάριθμος (c - ) 0 00 400 600 800 wavenuber (c - ) βάθος (n) depth (n)

70 kev As + iplanted single-cycle SIMOX reflectance ανακλαστικότητα refractive δείκτης διάθλασης index reflectance ανακλαστικότητα refractive δείκτης διάθλασης index 0.8 0.4 annealed SIMOX ανοπτημένο SIMOX (β) 3.5.0 ανοπτημένο annealed SIMOX SIMOX ενός κύκλου depth profiles of refractive index real part (n) 0 000 4000 6000 κυματάριθμος wavenuber (c (c - - ) ) 0.5 (β) 0 00 400 600 800 βάθος (n) depth (n) 0.8 ανοπτημένο SIMOX εμφύτευση με 70keV As + 70 kev As + iplantation (γ) 3.5 εμφύτευση 70 kev As ιόντων + iplantation 75 As + 0.4.0 0.5 0 000 4000 6000 κυματάριθμος (c - 0 00 400 600 800 wavenuber (c - ) ) βάθος (n) depth (n) (γ)

70 kev As + iplanted single-cycle SIMOX reflectance ανακλαστικότητα refractive index δείκτης διάθλασης reflectance ανακλαστικότητα refractive index δείκτης διάθλασης 0.8 0.4 annealing after As + iplantation ανόπτηση μετά την εμφύτευση As T A =950 o C 3.5.0 ανόπτηση 950 o C 000c - 6000c - depth profiles of refractive index real part (n) (α) 0 000 4000 κυματάριθμος (c - 6000 ) wavenuber (c - ) 0.5 (α) 0 00 400 600 800 βάθος (n) depth (n) 0.8 ανόπτηση μετά την εμφύτευση As annealing after As + iplantation T A =50 o C 3.5 000c - 6000c - ανόπτηση 50 o C 0.4.0 (β) 0 000 4000 6000 κυματάριθμος wavenuber (c (c - ) - ) 0.5 (β) 0 00 400 600 800 βάθος (n) depth (n)

ανακλαστικότητα δείκτης διάθλασης 70 kev As + iplanted SIA SIMOX reflectance reflectance refractive index ανακλαστικότητα refractive index δείκτης διάθλασης 0.8 0.4 before iplantation ( α ) as iplanted 3.5.0 70keV As + σε SIA SIMOX before πριν την iplantation εμφύτευση after μετά iplantation την εμφύτευση depth profiles of refractive index real part (n) πριν την εμφύτευση εμφύτευση 70keV As + 0 000 4000 6000 κυματάριθμος wavenuber (c - - ) ) 0.5 ( α ) 0 00 400 600 βάθος (n) depth (n) 0.8 the effect of annealing η επίδραση της ανόπτησης 3.5 the επίδραση effect της of ανόπτησης annealing 950 o C 50 o C 0.4.0 50 o C 950 o C ( β ) ( β ) 0 000 4000 6000 0.5 κυματάριθμος wavenuber (c - )) 0 00 400 600 βάθος depth (n)

concentration (c συγκέντρωση (c -3-3 ) ) συγκέντρωση concentration (c -3-3 ) ) concentration (c -3 συγκέντρωση (c -3 ) ) concentration (c συγκέντρωση (c -3-3 ) ) + +0 +9 RBS (άτομα) FTIR (ελεύθεροι φορείς) T A =950 o C ( α ) 0 00 00 300 400 βάθος (n) depth (n) + +0 +9 RBS (άτομα) FTIR (ελεύθεροι φορείς) T A =950 o C ( α ) 0 00 00 300 400 βάθος (n) depth (n) SIA SIMOX Ipurity (RBS) and free-carrier (FT-IR) concentration depthprofiles of a singleiplantation SIMOX and a Sequential Iplantation and Annealing (SIA) SIMOX saple + T A =50 o C RBS FTIR + πριν την before ανόπτηση annealing SIA SIMOX +0 +0 T A =50 o C RBS FTIR ( β ) ( β ) +9 +9 0 00 00 300 400 βάθος (n) depth (n) 0 00 00 300 400 βάθος (n) depth (n)

concentration συγκέντρωση (c -3 ) ) Annealed SIMOX. Oxygen concentration profile. Coparison between FT-IR and SIMS easureents +3 + + +0 κατανομές οξυγόνου : SIMS FTIR 0 400 800 depth βάθος (n) (n)

reflectance reflectance ανακλαστικότητα ανακλαστικότητα refractive index refractive index δείκτης διάθλασης δείκτης διάθλασης δείκτης διάθλασης 0.8 70keV As + σε πυρίτιο bulk Si before πριν την iplantation εμφύτευση after μετά iplantation την εμφύτευση as iplanted 4.5 4.0 70keV As + σε bulk-πυρίτιο 4.5 3.5.5.5 950 o C 50 o C 000c - ( α ) depth profiles of refractive index real part (n) 0.4 3.5 0.5 0 000 000 βάθος (n) ( α ) 0 000 4000 6000 κυματάριθμος wavenuber (c - - )) 3.0 0 00 00 300 400 βάθος (n) depth (n) 0.8 επίδραση της ανόπτησης 950 o C 50 C iplanted and annealed 3.5 6000c - επίδραση της ανόπτησης 000c - 0.4.0 950 C 50 C ( β ) ( β ) 0.5 0 000 4000 6000 κυματάριθμος (c - 0 00 00 300 400 wavenuber (c ) - ) βάθος (n) depth (n)

concentration συγκέντρωση (c (c -3 ) -3 ) concentration συγκέντρωση (c (c -3 ) -3 ) Annealed doped Si. Coparison between FT-IR (free-carriers) and RBS (atos) easureents + 950 o C annealing ανόπτηση +0 5 +9 5 +8 5 50 o C συγκέντρωση carrier conc. φορέων + πριν την ανόπτηση before annealing 50 o C annealing ανόπτηση RBS FTIR 0 000 000 βάθος (n) +0 +0 RBS FTIR +9 0 00 00 300 βάθος (n) depth (n) ( α ) +9 0 00 00 300 400 depth (n) βάθος (n) ( β ) Free-carrier and Arsenic ipurity concentration profiles in Si

reflectance reflectance ανακλαστικότητα δείκτης διάθλασης ανακλαστικότητα refractive index refractive index δείκτης διάθλασης 0.9 0.6.5 MeV As + Si πριν την εμφύτευση μετά την εμφύτευση (υπολογ.) μετά την εμφύτευση (πειραμ.) as iplanted 4.0 3.5 depth profiles of refractive index real part (n) 0.3 3.0 πριν την εμφύτευση μετά την εμφύτευση 0.9 0.6 ( α ) 0 000 000 3000 4000 5000 κυματάριθμος(c wavenuber - - ) ) μετά την ανόπτηση υπολογ. πειραμ. iplanted and annealed ( α ).5 0.5.0.5.0 βάθος (μ) 4.0 3.5 depth (μ) μετά την ανόπτηση ω=4000c - ω=000c - 0.3 3.0 ( β ) 0 000 000 3000 4000 5000 κυματάριθμος(c wavenuber - ) ) ( β ).5 0.5.0.5.0 βάθος (μ) depth (μ)

reflectance reflectance ανακλαστικότητα ανακλαστικότητα refractive index refractive index δείκτης διάθλασης δείκτης διάθλασης 0.9 0.6 0.3.5 MeV As + Si πριν την εμφύτευση μετά την εμφύτευση (υπολογ.) μετά την εμφύτευση (πειραμ.) as iplanted 4.0 3.5 3.0.5MeV As + Si depth profiles of refractive index real part (n) ( α ) 0 000 000 3000 4000 5000 wavenuber κυματάριθμος(c - ) - ) 0.9 0.6 ανόπτηση μετά την εμφύτευση στο Si υπολογ. πειραμ. iplanted and annealed ( α ) πριν την εμφύτευση μετά την εμφύτευση.5.0.0 3.0 βάθος(μ) 4.0 3.5 depth (μ) ανόπτηση μετά την εμφύτευση στο Si 000c - 5000c - 0.3 3.0 0 000 000 3000 4000 5000 wavenuber (c - ) κυματάριθμος(c - ) ( β ) ( β ).5.0.0 3.0 βάθος(μ) depth (μ)

κανονικοποιημένες noralized values τιμές TRIM (TRansport of Ions in Matter) results for.5 MeV As + iplantation into Si.0 εμβέλεια καταστροφές πλέγματος TRIM As.5MeV 0.5.0.0 3.0 βάθος (μ) depth (μ) Noralised values of daage (blue line) and range (red line) profiles

concentration (c -3 ) συγκέντρωση(c -3 ) concentration (c -3 ) συγκέντρωση (c -3 ) Coparison between FT-IR and SR easureents + +0 ανόπτηση μετά την εμφύτευση στο Si.5 MeV As + + +0.5 MeV As + Si ανόπτηση SR FTIR +9 +9 +8 FTIR (φορείς) +8 SR (φορείς) +7 0.5.0.5.0 βάθος(μ) depth (μ) +7.0.0 3.0 βάθος (μ) depth (μ) Free-carrier concentration profiles obtained by FT-IR (red line) and Spreading Resistance (sybols) easureents.

ανακλαστικότητα δείκτης διάθλασης ανακλαστικότητα δείκτης διάθλασης reflectance reflectance Triple (high) energy As + iplantation into bulk Si & rapid theral annealing (RTA) 0.43 0.37 0.3 As + Si εμφύτευση σε τρεις φάσεις 0.55 MeV.4x0 3 c -.00 MeV 3.58x0 3 c -.75 MeV 4.44x0 3 c - (α) 0.5 0 500 3000 4500 κυματάριθμος wavenuber (c - ) 0.43 0.37 0.3 As + Si εμφύτευση σε τρεις φάσεις ανόπτηση: RTA 50 o C (β) 0.5 0 500 3000 4500 wavenuber κυματάριθμος (c - ) as iplanted annealed refractive index refractive index RTA 50 o C 4.0 3.5 3.0 άμορφο-si 0.55+.00+.75 MeV As + Si (α) πριν την εμφύτευση μετά την εμφύτευση.5.0.0 βάθος (μ) 3.50 3.45 depth (μ) ανόπτηση μετά την εμφύτευση στο Si ω=000 c - ω=500 c - ω=000 c - (β) 3.40.0.0 βάθος (μ) depth (μ) aorphous Si crystalline Si refractive index (n) profiles

concentration (c -3 ) συγκέντρωση (c -3 ) Triple-energy As + iplantation into bulk Si and annealing SIMS profile: atos, FT-IR profile: free carriers +8 +7 FT-IR (φορείς) SIMS (άτομα) +6 0.5.0.5.0 βάθος (μ) depth (μ) Concentration vs depth profiles of ipurities (blue line) and free carriers (red line)

ανακλαστικότητα reflectance ανακλαστικότητα reflectance reflectance ανακλαστικότητα 0.9 πυρίτιο ανοπτ. SIMOX πειραμ.. MeV O + Si 0.6 0.3 0 500 3000 4500 κυματάριθμος (c - ) wavenuber (c - ) 0.9.5 MeV As +. MeV SIMOX After annealing 0.6 0.3 0 500 3000 4500 κυματάριθμος wavenuber (c - ) O + iplanted Si after annealing (SOI-SIMOX) uniplanted Si 0.9 0.6 0.3 doped SIMOX annealed at 50 o C ντοπαρισμένο SIMOX ανόπτηση στους 50 o C 00keV SIMOX 90keV SIMOX 0 000 4000 6000 κυματάριθμος wavenuber (c - )

Conclusions The optical characterization of ultilayer structures fabricated by ion iplantation into Si using FT-IR spectroscopy in cobination with a x transfer atrix algebra Provides: Structural paraeters (layer thicknesses, surface/interface roughness) Depth profiles of: Optical paraeters (refractive index, dielectric function) Cheical coposition Crystalinity Is fast with high precision lectrical properties (dc-conductivity, obility, free-carrier concentration, ipurity electrical activation) Is non-destructive, electrodeless Is cheaper than the ion bea techniques (RBS, SIMS) Requires: A coputer code for optical analysis based on the GTMM A desktop spectrophotoeter for FT-IR analysis

References Waddell, C. N. and Spitzer, W. G. and Hubler, G. K. and Fredrickson, J.., Infrared studies of isotheral annealing of ion iplanted silicon: Refractive indices, regrowth rates, and carrier profiles. Journal of Applied Physics, 53, 585-586 (98), DOI: http://dx.doi.org/63/.3344 C.C Katsidis, D.I. Siapkas, D. Panknin, N. Hatzopoulos and W. Skorupa Optical characterization of doped SIMOX structures using FTIR spectroscopy Microelectron. ng. Vol. 8, p. 439-44 (995), DOI: http://dx.doi.org/6/067-937(95)0009-m T. Zorba, D.I Siapkas and C.C. Katsidis Optical characterization of thin and ultrathin surface and buried cubic SiC layers using FTIR spectroscopy, Microelectron. ng. Vol. 8, 9-3, (995), DOI: http://dx.doi.org/6/067-937(95)00050-i D.I. Siapkas, N. Hatzopoulos, C.C Katsidis, T. Zorba, C.L Mitsas and P.L.F Heent, Structural and Copositional Characterization of High nergy SIMOX structures using FTIR spectroscopy J. lectroche. Soc., Vol. 43 (9), p. 309-303 (996), DOI: http://dx.doi.org/0.49/.8374 C.C. Katsidis, D.I. Siapkas, A.K. Robinson and P.L.F. Heent Foration of Conducting and Insulating Layered Structures in Si by Ion Iplantation:Process Control Using FTIR Spectroscopy J. lectroche. Soc., Vol. 48 (), pp. G704-G76 (00), DOI: http://dx.doi.org/0.49/.43994 C.C Katsidis and D.I. Siapkas General transfer atrix ethod for optical ultilayer systes with coherent, partially coherent and incoherent interference Applied Optics, Vol. 4(9) p. 3978-3987 (00), DOI: http://dx.doi.org/0.364/ao.4.003978 C. C. Katsidis Study of the effects of ion iplantation on the optical structural and electrical properties of silicon and SIMOX structures using FOURIR transfor infrared spectroscopy PhD thesis. Aristotle University of Thessaloniki (00) DOI: http://dx.doi.org/0.68/eadd/5046

xtensions of this work xtension of the optical analysis odel to include skewed doping distributions References: Charalabos C. Katsidis Depth profiling of ion iplanted aterials with skewed doping distributions using Fourier transfor infrared spectroscopy Applied Optics 47() 3-3 (008). DOI: http://dx.doi.org/0.364/ao.47.0003 Charalabos C. Katsidis Refractive index, free carrier concentration and obility depth profiles of ion iplanted Si: optical investigation using FTIR spectroscopy J. Opt. Soc. A. B 5(5) 854-864 (008). DOI: http://dx.doi.org/0.364/josab.5.000854 C. C. Katsidis and D. I. Siapkas Optical properties of ion-iplanted silicon and separation by iplantation of oxygen silicon-on insulator substrates in the infrared: study of B + and P + iplantation doping Thin Solid Fils, 57(5) 4309-439 (009). DOI: http://dx.doi.org/6/j.tsf.008..44

xtensions of this work xtension of the x transfer atrix ethod to include optical anisotropy Reference: C. C. Katsidis, A. O. Ajagunna and A. Georgakilas 'Οptical characterization of free electron concentration in heteroepitaxial InN layers using Fourier transfor infrared spectroscopy and a transfer-atrix algebra' Journal of Applied Physics 3 (03): 07350. DOI: http://dx.doi.org/63/.47959