Numéro
J. Phys. Colloques
Volume 44, Numéro C10, Décembre 1983
Conférence Internationale sur Ellipsométrie et autres Méthodes Optiques pour l'Analyse des Surfaces et Films Minces / Ellipsometry and other Optical Methods for Surface and Thin Film Analysis
Page(s) C10-393 - C10-393
DOI https://doi.org/10.1051/jphyscol:19831080
Conférence Internationale sur Ellipsométrie et autres Méthodes Optiques pour l'Analyse des Surfaces et Films Minces / Ellipsometry and other Optical Methods for Surface and Thin Film Analysis

J. Phys. Colloques 44 (1983) C10-393-C10-393

DOI: 10.1051/jphyscol:19831080

ELLIPSOMETRIC STUDY OF OXYGEN ON A Ag(110) SURFACE AROUND THE PLASMA FREQUENCY OF SILVER

K. Kempa1, F. Forstmann1, R. Kötz2 et B.E. Hayden2

1  Freie Universität Berlin, Fachbereich Physik WE5, Arnimallee 24, D-1000 Berlin 33, F.R.G.
2  Fritz-Haber-Inst. der MPG, Berlin, F.R.G.


Résumé
L'analyse des données d'ellipsométrie spectroscopique sur l'adsorption d'oxygène sur l'argent par les méthodes standard conduit à des résultats peu plausibles si on travaille dans le domaine de fréquence au voisinage de la fréquence de plasma de l'argent (ωp = 3,8 eV). Habituellement, l'analyse donne deux solutions possibles pour ε(ω) = εr(ω)+iεi(ω) de la couche d'adsorbat. Au voisinage de ωp, on obtient pour cette couche, soit une partie réelle εr négative au-dessus de ωp, ce qui voudrait dire que la couche d'oxygène est plus métallique que l'argent, soit une partie imaginaire εi qui devient négative au voisinage de ωp. Un modèle de surface d'argent "molle", qui s'est également révélé utile dans d'autres problèmes optiques /1/, permet de surmonter ces difficultés. La décroissance graduelle de la densité d'électrons à une surface métallique libre est prise en compte de facon approximative par une couche de surface sur le métal libre. Les paramètres de cette couche sont fixés par d'autres expériences. La couche est alors remplacée par la couche d'adsorbat. Un tel modèle conduit à une fonction diélectrique de l'adsorbat ayant une partie réelle et une partie imaginaire positives /2/. Si on veut évaluer les propriétés optiques du système métal-couche au voisinage de la fréquence de plasma, il est essentiel d'inclure les ondes de plasma, c'est à dire la dispersion spatiale, dans le traitement optique du métal.


Abstract
The analysis of spectroscopic ellipsometric data for oxygen adsorption on silver by standard methods leads to implausible results, if the frequency range around the plasma frequency of silver (ωp = 3.8 eV) is investigated. Usually the analysis yields two possible solutions for ε(ω) = εr(ω)+iεi(ω) of the adsorbate layer. Around ωp one derives for the adsorbate layer either a negative real part εr above ωp, which would mean that the oxygen layer is more metallic than silver, or an imaginary part εi, which is going negative around ωp. A model with a "soft" silver surface, which has proved useful also in other optical problems /1/, overcomes these difficulties. The gradual decay of the electron density at a free metal surface is approximately taken into account by a surface layer on the free metal. The parameters of this layer are fixed by other experiments. The layer is then replaced by the adsorbate layer. Such a model leads to an adsorbate dielectric function with positive real and imaginary part /2/. In order to evaluate the optical properties of the metal layer system around the plasma frequency, it is essential to include the plasma waves, i.e. spatial dispersion, in the treatment of metal optics.