Bestimmung optischer Konstanten anisotroper geschichteter Festkörper

Das Projekt hat zum einen die theoretische Beschreibung des Reflexions- und Transmissionsvermögens sowie des ellipsometrischen Verhaltens geschichteter homogener und inhomogener anisotroper Festkörper, speziell konjugierter Polymere, zum Ziel. Zum anderen sollen die erhaltenen theoretischen Ergebnisse an Hand einer Reihe im Bereich optischer Bauelemente technologisch wichtiger Polymere überprüft werden. Ausgangspunkt der theoretischen Überlegungen ist die auf den Maxwellschen Gleichungen basierende Beschreibung der Ausbreitung monochromatischer elektromagnetischer Wellen in Schichtstrukturen. Da die in diesem Projekt zu untersuchenden Schichten einen großen Dickenbereich umfassen, muß auch die Ausbreitung polychromatischer Wellen (mit durch das Spektro- bzw. Ellipsometer vorgegebener spektraler Breite) berücksichtigt werden. Da die zu erwartenden Resultate transzendente Gleichungen in den optischen Konstanten n und k sind, müssen numerische Verfahren zu deren Inversion benützt werden. Die beim Vorhandensein von Interferenzen stets auftretenden Mehrdeutigkeiten der Lösungen sind ein Problem, dem u.U. besonderes Augenmerk zu schenken ist. Wenn konjugierte Polymere aus verschiedenen Gründen mit speziellen Seitenketten versehen bzw. dotiert werden (Löslichkeit, Quantenausbeute, etc...), und daher elektrodynamisch als Composite-Strukturen zu betrachten sind, ist die Beschreibung ihres optischen Verhaltens mittel eines effektiven Medium-Modells (Maxwell-Garnett, Bruggeman) angezeigt, wobei erschwerend hinzukommt, daß u.U. sowohl das Grundmaterial (Polymer-Hauptketten) als auch die `Einlagerungen` (Seitenketten) als optisch anisotrop angesehen werden müssen. Außerdem ist deren Ordnungsgrad (statisch bis regulär) wichtig für die Kohärenzverhältnisse in der Schicht. Zu prüfen ist weiters, bis zu welchen Grenzen von Ausdehnung und Abstand der Seitenketten die Beschreibung klassisch erfolgen darf. Die Gegenüberstellung der mittels Spektroskopie und der mittels spektroskopischer Ellipsometrie erhaltenen Ergebnisse soll zeigen, in welchen Bereichen von Schichtdicke, Kohärenzlänge, Größe der optischen Konstanten n und k, Konzentration der Einlagerungen und Anisotropieparameter welche Methode mit Vorteil angewendet werden kann, da die genaue Bestimmung der optischen Konstanten wesentlich für das Design (organischer) optischer Bauelemente (Verluste, Waveguiding, etc...) ist.