Спектроскопия тонких пленок пентаоксида ниобия

В эксперименте измерялась частота Бриллюэновского сдвига в тонкой пленке пентаоксида ниобия (Nb₂O₅), нанесенной на подложки из стекла и германия. Для измерения использовался микрообъектив с 20-кратным увеличением. Толщина пленки в обоих случаях составляет 5 мкм. Спектры на рисунках 1 и 2 были получены при мощности лазерного излучения 25 мВт на образце. Измеренная частота Бриллюэновского сдвига Nb₂O₅ составляет 49.84 ± 0.05 ГГц на стеклянной подложке, и 49.21 ± 0.03 ГГц на германиевой подложке. Разница в значениях составляет 0.63 ГГц.

Из эксперимента можно предположить влияние материала подложки на частоту сдвига Бриллюэна. Для проверки этого предположения нужно провести дополнительные измерения интенсивности в слое Nb₂O₅. Интересно, что амплитуда интенсивности спектра пентаоксида ниобия на германиевой подложке примерно в 5 раз больше, чем на стеклянной.

Дальнейшие эксперименты посвящены исследованию отражательной способности подложек. Германиевая подложка демонстрирует высокое отражение по сравнению со стеклянной, на рис. 2 можно наблюдать спектр сигнала накачки. На рис. 2 также интересно присутствие неизвестных пиков Бриллюэна при низкой частоте сдвига (~4.9 ГГц). Примеси, связанные осаждением Nb₂O₅ на германий, могли бы объяснить присутствие этих пиков.

Рисунок 1. а) Спектр рассеяния Бриллюэна в тонкой пленке Nb2O5, нанесенной на стеклянную подложку. б) Необработанное изображение с датчика. Время выдержки 20 секунд.

Рисунок 2. а) Спектр рассеяния Бриллюэна в тонкой пленке Nb₂O₅, нанесенной на германиевую подложку. б) Необработанное изображение с датчика. Время выдержки 20 секунд.

Параметры оборудования

Расчетная частота сдвига Бриллюэна для объема Nb2O5 составляет около 47.3 ГГц (при скорости звука 5311 м/с, показателе преломления 2.37 и длине волны накачки 532 нм).

Частота сдвига Бриллюэна зависит от образца и времени экспозиции; не менее 10 МГц.

Спектр в тонкой пленке пентаоксида ниобия, нанесенная на германиевую подложку, зарегистрированный малошумным детектором

Тот же опыт был выполнен с малошумным детектором, чтобы получить спектр Бриллюэна пентаоксида ниобия на германиевой подложке. На рис. 3-б показано необработанное изображение с детектора, где высокие пики приписываются пленке Nb₂O₅, а слабые диагональные линии соответствуют спектру Бриллюэна германиевой подложки. Этот сигнал трудно различить в развернутом спектре. Нет четко определенных пиков Бриллюэна от германия, по-видимому, потому что он не является монокристаллом, а также из-за сильного поглощения на этой длине волны (532 нм). Мы также замечаем присутствие неизвестных пиков на частоте ~ 4.9 ГГц.

Рисунок 3. a) Спектр рассеяния Бриллюэна в тонком слое Nb₂O₅, нанесенной на германиевую подложку, полученный камерой с пониженным шумом. б) Необработанное изображение с датчика. Время выдержки 10 секунд.

Расчетная частота сдвига Бриллюэна для объема Nb₂O₅ составляет около 47.3 ГГц (при скорости звука 5311 м/с, показателе преломления 2.37 и длине волны накачки 532 нм). 

©LightMachinery
 

Компания INSCIENCE помогает своим заказчикам решать любые вопросы и потребности по продукции LightMachinery на территории РФ