L’effet de structure et l’effet dimensionnel dans les propriétés optiques anormales des couches métalliques granulaires

¹ Centre d’Étude des Couches minces Laboratoire d’Électrotechnique de la Faculté des Sciences de Marseille (Professeur J. Trompette) F 13 - Marseille, France.

Résumé

On donne une théorie des propriétés optiques anormales des couches métalliques granulaires déposées sur un support transparent. Les couches granulaires sont assimilées à des ensembles bidimensionnels d’ellipsoïdes de révolution et on suppose que, sous l’action d’une onde électromagnétique, les grains se polarisent tandis que le libre parcours moyen des électrons de conduction est limité par les dimensions des grains. Ces hypothèses, qui sont acceptables dans la partie visible du spectre et l'infrarouge, rendent la théorie de Mie et celle de Drude modifiée, complémentaires. On montre que la permittivité dans les grains métalliques est différente de celle du métal massif et que les paramètres optiques ν, ϰ et d des couches fictives optiquement équivalentes sont reliées à la structure de la couche.

En application des calculs théoriques on donne des résultats expérimentaux obtenus à partir de mesures optiques et de mesures effectuées sur des clichés de microscopie électronique.

Abstract

Given a theory about anomalous optical properties of thin metallics films with island structure laid on a transparent substrate, those films have been assimilated to bidimensional sets of ellipsoids of revolution and it has been assumed that under the influence of an electromagnetic wave, the islands become polarized and the free mean path of the conduction electrons is limited by the dimensions of the islands.

These assumptions which are acceptable in the visible range of the spectrum as well as in the infra-red make the Mie theory and the modified Drude theory complementary. It can be shown that the permittivity in the metallic islands is different from that of bulk metal and that the optical parameters ν, ϰ, d of the fictitious equivalent optical films are related to the film structure.

Computations on the theory are matched with experimental results obtained from optical measures as well as measures obtained from electronic micrographs.