راهنمای ثابت‌های نوری مواد: جلدهای ۱-۴

مجموعه‌ی راهنمای ثابت‌های نوری مواد، به‌کوشش ادوارد دی. پالیک، یکی از معتبرترین و بنیادی‌ترین منابع مرجع در حوزه‌ی فوتونیک و علم مواد به‌شمار می‌رود. این مجموعه که توسط انتشارات آکادمیک پرس منتشر شده است، داده‌های تجربی گزینش‌شده و دقیقی را برای طیف گسترده‌ای از مواد، از فلزات و نیمه‌رساناها تا عایق‌ها، ارائه می‌دهد.

دربارهٔ کتاب راهنمای ثابت‌های نوری مواد: جلدهای

مجموعه‌ی چهارجلدی راهنمای ثابت‌های نوری مواد (Handbook of Optical Constants of Solids) که نخستین جلد آن در سال ۱۹۸۵ منتشر شد، پاسخی ضروری به نیاز جامعه‌ی علمی برای دسترسی به داده‌های یکپارچه و قابل‌استناد از ضریب شکست (n) و ضریب خاموشی (k) مواد گوناگون است. پیش از انتشار این مجموعه، پژوهشگران برای یافتن این داده‌ها ناچار به مراجعه به صدها مقاله‌ی علمی و منابع پراکنده بودند؛ اما پالیک و همکارانش با گردآوری، نقد و ارزیابی داده‌های موجود، این اطلاعات را در یک جا گرد هم آورده‌اند. هر جلد از این مجموعه به بررسی گروه خاصی از مواد می‌پردازد و داده‌های عددی برای هر ماده با طیف وسیعی از طول‌موج‌ها، از ناحیه‌ی پرتو ایکس تا امواج میلی‌متری، ارائه شده است. رویکرد منحصربه‌فرد این کتاب‌ها، فراتر از یک جدول ساده از اعداد است. هر مدخل یا «نقد» (Critique) که توسط کارشناسان برجسته‌ی هر حوزه نوشته شده، نه‌تنها مقادیر نهایی را گزارش می‌کند، بلکه روش‌های اندازه‌گیری، منابع خطا و زمینه‌های نظری مربوط به هر ماده را نیز تشریح می‌نماید. این ساختار به خواننده اجازه می‌دهد تا به درک عمیق‌تری از نحوه‌ی استخراج داده‌ها دست یابد و در صورت نیاز، به منابع اصلی مراجعه کند. فصل‌های ابتدایی هر جلد نیز به مبانی نظری اپتیک مواد، از جمله نظریه‌ی پاشندگی (Dispersion Theory) و تکنیک‌های تجربی مانند بیضی‌سنجی (Ellipsometry) و کالریمتری لیزری اختصاص یافته است که پایه‌ای محکم برای درک داده‌های ارائه‌شده فراهم می‌آورد.

دربارهٔ نویسنده

ادوارد دی. پالیک (Edward D. Palik) ویراستار این مجموعه و فیزیکدانی برجسته در زمینه‌ی اپتیک مواد جامد است. او در طول دوران حرفه‌ای خود در آزمایشگاه تحقیقاتی نیروی دریایی ایالات متحده (Naval Research Laboratory) در واشینگتن دی.سی. فعالیت داشته و سمت‌های دانشگاهی را نیز در مؤسسه‌ی علوم و فناوری فیزیک دانشگاه مریلند (Institute for Physical Science and Technology at the University of Maryland) تجربه کرده است. تخصص و حضور فعال پالیک در این حوزه، که با مشارکت مستقیم او در نگارش نقدهای مربوط به مواد متعددی مانند تلورید کادمیم، آرسنید گالیم، و سیلیکون کاربید در این مجموعه مشهود است، اعتبار علمی این اثر را دوچندان کرده است.

چرا باید راهنمای ثابت‌های نوری مواد: جلدهای ۱-۴ را بخوانید؟

دسترسی به داده‌های گزینش‌شده و معتبر: این مجموعه با گردآوری و ارزیابی داده‌های پراکنده از میان هزاران منبع علمی، مقادیر نهایی و قابل‌اطمینانی را برای ضریب شکست و ضریب خاموشی مواد ارائه می‌دهد که توسط متخصصان هر حوزه انتخاب و تأیید شده‌اند. دامنه‌ی وسیع طیفی و تنوع مواد: داده‌های این مجموعه طیف گسترده‌ای از طول‌موج‌ها، از فرابنفش خلأ تا مادون‌قرمز دور را پوشش می‌دهد و برای بیش از ۱۴۰ ماده‌ی مختلف، از جمله ۴۳ عنصر، نیمه‌رساناها و عایق‌ها، اطلاعات ارائه می‌کند. درک مبانی نظری و تکنیک‌های تجربی: فصل‌های آموزشی کتاب، مروری جامع بر نظریه‌های بنیادین مانند روابط جمع‌پذیری (Sum Rules) و روش‌های تجربی اندازه‌گیری ثابت‌های نوری، از جمله بیضی‌سنجی و تداخل‌سنجی، ارائه می‌دهند که برای پژوهشگران و دانشجویان بسیار ارزشمند است. مرجعی کاربردی برای طراحی ادوات نوری: این داده‌ها برای مهندسان و طراحان ادوات نوری و فوتونیکی، از جمله لیزرها، سلول‌های خورشیدی، و فیبرهای نوری، نقشی حیاتی در شبیه‌سازی و بهینه‌سازی عملکرد این قطعات ایفا می‌کند. ساختار منحصربه‌فرد «نقد» و ارجاع به منابع اصلی: هر مدخل توسط یک یا چند متخصص نوشته شده است که علاوه بر ارائه‌ی داده‌ها، آن‌ها را نقد و بررسی کرده و به خواننده امکان می‌دهد تا برای مطالعه‌ی عمیق‌تر به مقالات مرجع اصلی مراجعه کند.

این کتاب برای چه کسانی مناسب است؟

این مجموعه‌ی جامع، یک منبع حیاتی و بی‌نظیر برای کتابخانه‌های علمی و مراکز پژوهشی محسوب می‌شود. مخاطبان اصلی آن شامل فیزیکدانان ماده‌ی چگال، دانشمندان علم مواد، مهندسان اپتیک و فوتونیک، و پژوهشگران حوزه‌های نیمه‌رساناها و نانوفناوری هستند. دانشجویان تحصیلات تکمیلی و محققانی که در زمینه‌های طراحی ادوات نوری، طیف‌سنجی، و ساخت سلول‌های خورشیدی فعالیت می‌کنند، نیز این مجموعه را منبعی ضروری برای کارهای خود خواهند یافت. همچنین، اساتید دانشگاه‌ها می‌توانند از مطالب آموزشی و داده‌های معتبر آن در تدریس دروس مرتبط با اپتیک مواد جامد بهره‌مند شوند.

سوالات متداول

چرا این مجموعه نسبت به سایر جداول داده‌های نوری متمایز است؟

تمایز اصلی این مجموعه در فرایند «نقد» (Critique) است. برخلاف بسیاری از جدول‌های داده که صرفاً اعدادی خام از منابع مختلف را گرد هم می‌آورند، در این کتاب، کارشناسان باتجربه هر ماده، داده‌های موجود را بررسی کرده و بهترین مقادیر را بر اساس دانش و تجربه‌ی خود انتخاب و ارائه کرده‌اند. این امر اطمینان بالایی از صحت داده‌ها برای کاربر فراهم می‌کند.

آیا داده‌های این مجموعه برای تمام طول‌موج‌ها کاربرد دارد؟

هدف این مجموعه ارائه‌ی داده‌هایی برای وسیع‌ترین دامنه‌ی طیفی ممکن، ایده‌آل از ناحیه‌ی پرتو ایکس تا ناحیه‌ی امواج میلی‌متری است. البته برای مواد مختلف، پوشش طیفی ممکن است بر اساس داده‌های موجود در منابع علمی متفاوت باشد و این نکته در هر مدخل به‌وضوح بیان شده است.

روش‌های اندازه‌گیری معرفی‌شده در این کتاب تا چه اندازه به‌روز هستند؟

با وجود اینکه اولین جلد این مجموعه در سال ۱۹۸۵ منتشر شده، مباحث تئوری و تکنیک‌های تجربی پایه‌ای که در فصل‌های ابتدایی به آن‌ها پرداخته شده، مانند بیضی‌سنجی، طیف‌سنجی تبدیل فوریه و کالریمتری لیزری، همچنان به‌عنوان روش‌های کلاسیک و بنیادین در این حوزه مطرح هستند و درک آن‌ها برای هر پژوهشگر این رشته ضروری است.

While bits and pieces of the index of refraction n and extinction coefficient k for a given material can be found in several handbooks, the Handbook of Optical Constants of Solids gives for the first time a single set of n and k values over the broadest spectral range (ideally from x-ray to mm-wave region). The critiquers have chosen the numbers for you, based on their own broad experience in the study of optical properties. Whether you need one number at one wavelength or many numbers at many wavelengths, what is available in the literature is condensed down into a single set of numbers. * Contributors have decided the best values for n and k * References in each critique allow the reader to go back to the original data to examine and understand where the values have come from * Allows the reader to determine if any data in a spectral region needs to be filled in * Gives a wide and detailed view of experimental techniques for measuring the optical constants n and k * Incorporates and describes crystal structure, space-group symmetry, unit-cell dimensions, number of optic and acoustic modes, frequencies of optic modes, the irreducible representation, band gap, plasma frequency, and static dielectric constant Front Matter ......Page 1 Table of Contents ......Page 4 1.1 Introduction ......Page 14 1.2 The Chapters ......Page 15 1.3 The Critiques ......Page 16 1.4 The Tables ......Page 17 1.5 The Figures of the Tables ......Page 18 1.6 General Remarks ......Page 19 References ......Page 20 2.1 Introduction ......Page 21 2.2 Intrinsic Material Parameters in Terms of the Optical Constants ......Page 26 2.3 Reflectance, Transmittance, and Absorptance of Layered Structures ......Page 28 2.4 The General Lamelliform - Phase Coherency Throughout ......Page 29 2.5 The General Lamelliform - Phase Incoherency in Substrate ......Page 31 2.5.1 Absorptance of a General Lamelliform ......Page 32 2.5.2 Reflectance of Single Film on Nontransmitting Substrate ......Page 33 Appendix A: Basic Formulas for Fresnel Coefficients ......Page 34 b. Symmetrically Layered Slab (Absorbing Layers) ......Page 35 Appendix D: Reflectance of Single Layer on Each Side of a Slab and Single Layer on Either Side of a Slab ......Page 36 Example 1. Frustrated Total Reflectance ......Page 40 Example 2. Attenuated Total Reflectance ......Page 42 Definitions of Terms ......Page 43 References ......Page 44 3. Dispersion Theory, Sum Rules, and Their Application to the Analysis of Optical Data ......Page 45 3.2 Optical Sum Rules and Their Physical Interpretation ......Page 46 3.2.1.1 Formal Development ......Page 48 3.2.1.2 Physical Picture ......Page 50 3.2.2 Superconvergence Sum Rules for N(Omega) ......Page 51 3.2.3 Superconvergence Sum Rules for Functions of N and Epsilon ......Page 52 3.2.5 Static-Limit Sum Rules ......Page 54 3.3 Finite-Energy Sum Rules ......Page 55 3.3.1 Defect Absorptions and Smakula's Equation ......Page 57 3.3.2 Finite Oscillator Strength Sums and n_eff (Omega) ......Page 59 3.4.1 Normal-Incidence Spectroscopy ......Page 61 3.5 Analysis of Optical Data and Sum-Rule Applications ......Page 65 3.5.1.1 Dispersion Analysis over a Limited Range ......Page 66 3.5.1.2 Dispersion Analysis over a Wide Spectral Range ......Page 69 3.5.2.1 The Inertial Sum Rule for n(Omega) ......Page 70 3.5.2.3 The f Sum Rule ......Page 71 References ......Page 74 4.1 Introduction ......Page 79 4.2.1 Reflection at Normal Incidence - Measurement of Index of Refraction ......Page 80 4.2.2 Reflection at Oblique Incidence ......Page 81 4.2.2.1 Method 1 ......Page 83 4.2.2.2 Method 2 ......Page 85 4.2.2.3 Method 3 ......Page 86 4.2.2.4 Methods 4 and 5 ......Page 87 4.2.3 Effect of Layer Thickness ......Page 88 4.2.4 Critical-Angle Method ......Page 89 4.2.5 Measurement of Extinction Coefficients ......Page 91 4.3 Reflectance Method for Two Media ......Page 95 References ......Page 97 5.1 Reflection Techniques; Background and Overview ......Page 99 5.2 Measurement Configurations ......Page 102 5.3 Accurate Determination of Optical Properties: Overlayer Effects ......Page 106 5.4 Living with Overlayers ......Page 109 5.5 Eliminating Overlayers ......Page 112 5.6 Bulk and Thin-Film Effects; Effective-Medium Theory ......Page 114 5.7 Conclusion ......Page 118 References ......Page 120 6.1 Introduction ......Page 123 6.2 Basic Principles ......Page 124 6.3.1 The Fizeau Method ......Page 127 6.3.2 The FECO Method ......Page 128 6.3.3 Shearing Interferometers ......Page 129 6.3.4 Discussion ......Page 131 6.4.1 Transmission Phase Measurement ......Page 133 6.4.3 Ellipsometric Interferometry ......Page 134 6.4.4 Measuring Thermal Expansion and Index Variation ......Page 135 6.5 A Self-Calibrating Method ......Page 136 6.6 Surface Effects ......Page 141 6.7 Conclusions ......Page 142 References ......Page 143 7.1 Introduction ......Page 144 7.2 Single-Layer Films ......Page 147 7.3 Wedged-Film Laser Calorimetry ......Page 148 7.4 Electric-Field Considerations in Laser Calorimetry ......Page 152 7.5 Entrance versus Exit Surface Films ......Page 156 7.6 Experimental Determination of Alpha_f, Alpha_af, and Alpha_fs ......Page 158 References ......Page 162 8.1 Introduction ......Page 163 8.2 Fourier Transform Spectroscopy ......Page 164 8.3 Free-Space Resonant Cavity ......Page 169 8.4 Mach-Zehnder Interferometer ......Page 171 8.5 Direct Birefringence Measurement ......Page 172 8.7 Crystal Quartz As Index Reference ......Page 173 References ......Page 175 9.1 Introduction ......Page 177 9.2 Quantum Theory of Free-Carrier Absorption ......Page 180 9.3 Theoretical Results ......Page 182 9.4 Comparison with Experimental Data ......Page 184 Appendix ......Page 195 References ......Page 196 10.1 Introduction ......Page 197 10.2 One-Electron Model ......Page 198 10.3 Electron - Hole Interaction, Excitons ......Page 206 10.4 Local Field Effects ......Page 211 10.5 Examples ......Page 212 References ......Page 218 General References ......Page 219 11.1 Introduction ......Page 221 11.2 Infrared Dispersion by Polar Crystals ......Page 223 11.3 Kramers - Kronig Dispersion Relations ......Page 235 11.4 Determination of Absorption Coefficient in the Intermediate Region ......Page 237 11.5 Absorption Coefficient in the Transparent Regime ......Page 238 11.6.1 General Remarks ......Page 240 11.6.2.1 Two- and Three-Phonon Processes ......Page 244 11.6.2.2 The Transparent Regime ......Page 251 11.6.3 Absorption in the Region Omega < Omega_TO ......Page 257 11.7.1 General Remarks ......Page 262 11.7.2 Crystals with Substitutional Impurities ......Page 263 11.7.3 Amorphous and Glassy Systems ......Page 267 11.8 Infrared Dispersion by Plasmons ......Page 271 References ......Page 275 12.1 Introduction ......Page 281 12.2 Anomalous Skin Effect ......Page 283 References ......Page 285 References ......Page 286 12.4 Gold (Au) ......Page 292 References ......Page 293 References ......Page 302 12.6 Molybdenum (Mo) ......Page 309 References ......Page 310 12.7 Nickel (Ni) ......Page 319 References ......Page 320 References ......Page 330 12.9 Platinum (Pt) ......Page 339 References ......Page 340 References ......Page 348 12.11 Silver (Ag) ......Page 356 References ......Page 357 12.12 Tungsten (W) ......Page 363 References ......Page 364 13.1.1 Intraband Spectrum ......Page 374 13.1.2 Interband Spectrum ......Page 376 13.2.1 Polished Polycrystalline Samples ......Page 377 13.2.2 Thin-Film Polycrystalline Samples ......Page 378 13.2.2.1 Surface Oxide Layers ......Page 379 13.2.2.3 Surface Roughness and Morphology ......Page 380 13.2.3 Noncrystalline and Liquid Samples ......Page 381 13.3.1 Room-Temperature Optical Constants ......Page 382 13.3.2 Reflectance at Normal Incidence ......Page 384 13.3.3 Room-Temperature Dielectric Function ......Page 385 13.3.4 Temperature Dependence ......Page 386 13.3.5 Pressure Dependence ......Page 387 References ......Page 388 14. Cadmium Telluride (CdTe) ......Page 413 References ......Page 417 15. Gallium Arsenide (GaAs) ......Page 432 References ......Page 435 16. Gallium Phosphide (GaP) ......Page 447 References ......Page 451 17. Germanium (Ge) ......Page 467 References ......Page 471 18. Indium Arsenide (InAs) ......Page 481 References ......Page 483 19. Indium Antimonide (InSb) ......Page 492 References ......Page 495 20. Indium Phosphide (InP) ......Page 504 References ......Page 507 21. Lead Selenide (PbSe) ......Page 518 References ......Page 519 22. Lead Sulfide (PbS) ......Page 525 References ......Page 528 23. Lead Telluride (PbTe) ......Page 534 References ......Page 537 24. Silicon (Si) ......Page 546 References ......Page 551 25. Silicon (Amorphous) (a-Si) ......Page 569 References ......Page 571 26. Silicon Carbide (SiC) ......Page 585 References ......Page 587 27.2 Synthetic ZnS ......Page 594 27.3 Cubic ZnS Data ......Page 595 27.4 Hexagonal ZnS Data ......Page 597 27.5 Hot-Pressed ZnS Data ......Page 598 References ......Page 599 28.1 Crystalline As_2 Se_3 ......Page 618 28.2 Vitreous As_2 Se_3 ......Page 619 References ......Page 620 29.1 Crystalline As_2 S_3 ......Page 635 29.2 Vitreous As_2 S_3 ......Page 636 References ......Page 638 30. Cubic Carbon (Diamond) ......Page 658 References ......Page 661 31. Lithium Fluoride (LiF) ......Page 667 References ......Page 670 32. Lithium Niobate (LiNbO_3) ......Page 686 References ......Page 688 33. Potassium Chloride (KCl) ......Page 694 References ......Page 697 34. Silicon Dioxide (SiO_2), Type Alpha (Crystalline) ......Page 710 References ......Page 712 35. Silicon Dioxide (SiO_2) (Glass) ......Page 739 References ......Page 742 36. Silicon Monoxide (SiO) (Noncrystalline) ......Page 754 References ......Page 755 37. Silicon Nitride (Si_3 N_4) (Noncrystalline) ......Page 759 References ......Page 760 38. Sodium Chloride (NaCl) ......Page 763 References ......Page 767 39. Titanium Dioxide (TiO_2) (Rutile) ......Page 782 References ......Page 785 Front Matter ......Page 792 Table of Contents ......Page 794 1.2 The Chapters ......Page 808 1.3 The Critiques ......Page 810 1.4 The Tables ......Page 811 1.6 General Remarks ......Page 812 1.7 Errata ......Page 813 References ......Page 816 2.1 Introduction ......Page 825 2.3 Wave Equation ......Page 826 2.4 Polarization ......Page 830 2.4.1 Linear Polarization ......Page 832 2.4.2.1 (Omega t-Delta) Form ......Page 834 2.4.2.3 Spatial Visualization ......Page 836 2.4.2.4 Terminology ......Page 839 2.5 Fresnel's Amplitude Reflection Coefficients ......Page 841 2.5.1 s Polarization ......Page 842 2.5.2 p Polarization ......Page 844 2.5.3 Phase Change ......Page 845 2.6 Nomenclature ......Page 854 2.7 Concluding Remarks ......Page 855 References ......Page 856 3.1 Introduction ......Page 860 3.2 An Example of Comparison between the Different Techniques of Index Determination ......Page 861 3.3 Principle Methods of Index Determination ......Page 863 3.4 Sensitivity and Accuracy of the Determination Methods ......Page 867 3.5 Overlapping and Tests of Validity of the Model ......Page 870 References ......Page 874 4.1 Introduction ......Page 877 4.2 Surface-Plasmon Oscillations ......Page 879 4.3 Optical Analysis of ATR Structures ......Page 883 4.4 Guided Modes ......Page 886 4.5.2 Molecular Films ......Page 889 4.5.3 Organic Dyes ......Page 891 4.5.5 Surface Tilt Angle of Nematic Liquid Crystals ......Page 892 4.5.8 Long-Range Surface-Plasmon Waves ......Page 895 References ......Page 896 5.1 Introduction ......Page 898 5.2 The Classical Optical Response of a Multilayer System ......Page 899 5.3 Semiconductor Superlattices ......Page 902 5.3.1 Excitons and Single-Particle Excitations ......Page 903 5.3.1.1 Stronger Excitonic Features ......Page 905 5.3.1.2 Split Excitons ......Page 907 5.3.1.3 Selection Rules ......Page 908 5.3.2 Phonons ......Page 909 5.4 Amorphous Superlattices ......Page 910 5.5 Collective Excitations ......Page 913 5.6 Lattice Disorder ......Page 919 5.7 The Effect of Nonlocal Dielectric Functions ......Page 921 References ......Page 923 6.1 Introduction ......Page 926 6.2 The Quantum-Density-Matrix Formulation of the Complex Dielectric Constant ......Page 929 6.3 Comparison with Experimental Results ......Page 939 6.4 Summary ......Page 948 References ......Page 949 7.1 Introduction ......Page 951 7.2.1 Derivation of k(E) ......Page 954 7.2.2 Derivation of n(E) ......Page 960 7.3.1 The Parameters Involved in the Equations for k(E) and n(E) ......Page 963 7.3.2 k(E) and n(E) in the Limit E Approaches Infinity ......Page 964 7.4.1 Amorphous Semiconductors and Dielectrics ......Page 966 7.4.2 Crystalline Semiconductors and Dielectrics ......Page 969 7.4.3 Metals ......Page 971 7.5 Summary ......Page 974 References ......Page 975 8.1 Introduction ......Page 976 8.2.1 General Remarks ......Page 978 8.2.2 One-Phonon Temperature Dependence ......Page 980 8.2.3 Absorption near Transparency ......Page 984 References ......Page 998 9.1 Introduction ......Page 1001 9.2.1 Contamination and Surface Roughness ......Page 1002 9.2.2 Vacuum Deposition and in Situ Reflectance Measurement ......Page 1003 9.3 Aluminum Reflectance versus Angle in UHV ......Page 1004 9.4 Determination of n and k ......Page 1005 9.4.2 Sensitivity to n and k ......Page 1006 9.5.1 Aluminum at 58.4 nm ......Page 1008 9.5.3 Drude Free-Electron Model ......Page 1009 References ......Page 1010 10.1 Introduction ......Page 1011 10.2.1 Basic Experimental Considerations ......Page 1015 10.2.2 Optimum Geometry ......Page 1016 10.2.3 Design of the Ellipsometer ......Page 1019 10.2.4 VUV Polarizers ......Page 1022 10.2.5 Photodiodes As VUV-Detectors ......Page 1023 10.3.1 Basic Formulas ......Page 1024 10.3.2 Calibration ......Page 1029 10.3.3 Error Analysis ......Page 1030 10.4.1 III-V Semiconductors ......Page 1035 10.4.2.1 ZnS ......Page 1036 10.4.2.2 CdTe ......Page 1039 10.4.3 Calcium Fluoride ......Page 1040 10.5 Summary ......Page 1042 References ......Page 1043 11.1 Introduction to MSFTI ......Page 1045 11.2 Fundamental Dimensional Constraints and Inequalities ......Page 1051 11.3 Relationship of MSFTI to Alternative Metrological Techniques ......Page 1052 11.4 General Experimental Equations and Sensitivity Analysis ......Page 1056 11.5 A Characterization of the Optical Constants of Au Using MSFTI in the 280-640 eV Range ......Page 1063 11.6 Problems and Prospects in Sample Preparation ......Page 1068 11.7 Prospects for MSFTI in Other Spectral Regimes ......Page 1070 11.8 Summary ......Page 1071 References ......Page 1072 12.1 Introduction ......Page 1076 12.2 Theoretical Background ......Page 1077 12.3 Experimental Details ......Page 1082 12.4 Examples ......Page 1083 12.5 Conclusions and Future Prospects ......Page 1086 References ......Page 1089 13.1 Introduction ......Page 1090 13.2 Description of an EELS Experiment ......Page 1092 13.3 Scattering Cross-Section ......Page 1094 13.4 Exact Determination of the Loss Function ......Page 1095 13.5 Kramers - Kronig Analysis ......Page 1096 13.7 Comparison with Reflectivity Measurements ......Page 1097 13.8 Optical Properties of TiC, VC, TiN, and VN ......Page 1100 References ......Page 1107 14.2 The Parameters ......Page 1109 References ......Page 1130 References ......Page 1134 15.2 Alkali Metals ......Page 1135 References ......Page 1137 15.3 Lithium (Li) ......Page 1138 References ......Page 1140 15.4 Sodium (Na) ......Page 1147 References ......Page 1150 15.5 Potassium (K) ......Page 1157 References ......Page 1160 15.6 Chromium (Cr) ......Page 1167 References ......Page 1169 15.7 Iron (Fe) ......Page 1178 References ......Page 1180 15.8 Niobium (Nb) ......Page 1189 References ......Page 1190 15.9 Tantalum (Ta) ......Page 1201 References ......Page 1202 16. Beryllium (Be) ......Page 1213 References ......Page 1217 17. Cobalt (Co) ......Page 1226 17.2 Results for Cobalt Films ......Page 1228 17.3 Results for Bulk Cobalt ......Page 1230 References ......Page 1231 18. Graphite (C) ......Page 1240 References ......Page 1244 19. Liquid Mercury (Hg) ......Page 1252 References ......Page 1256 20. Palladium (Pd) ......Page 1260 References ......Page 1263 21. Vanadium (V) ......Page 1268 References ......Page 1271 22. Aluminum Arsenide (AlAs) ......Page 1278 References ......Page 1281 23. Aluminum Antimonide (AlSb) ......Page 1289 References ......Page 1293 24. Aluminum Gallium Arsenide (Al_x Ga_1-x As) ......Page 1300 References ......Page 1302 25. Cadmium Selenide (CdSe) ......Page 1346 References ......Page 1350 26.1 Hexagonal Cadmium Sulphide ......Page 1366 26.2 Thin Films ......Page 1369 26.3 Infrared Region ......Page 1371 References ......Page 1373 27. Gallium Antimonide (GaSb) ......Page 1383 References ......Page 1387 28. Silicon - Germanium Alloys (Si_x Ge_1-x) ......Page 1393 References ......Page 1397 29. Lead Tin Telluride (PbSnTe) ......Page 1423 References ......Page 1425 30. Mercury Cadmium Telluride (Hg_1-x Cd_x Te) ......Page 1440 30.1 The Ultraviolet, Visible, and near-Infrared Range (6-1.5 eV) ......Page 1441 30.2 The Band-Edge and Subband-Gap Region (~1.5 E_g - 0.1 eV) ......Page 1444 30.3 Far-Infrared and Reststrahlen Region (0.05 - 0.0001 eV) ......Page 1448 Acknowledgments ......Page 1451 References ......Page 1452 31. Selenium (Se) ......Page 1475 Acknowledgments ......Page 1477 References ......Page 1478 32. Cubic Silicon Carbide (Beta-SiC) ......Page 1488 References ......Page 1489 33. Tellurium (Te) ......Page 1491 References ......Page 1495 34. Tin Telluride (SnTe) ......Page 1506 References ......Page 1508 35. Zinc Selenide (ZnSe) Zinc Telluride (ZnTe) ......Page 1518 35.1 Optical Properties of Zinc Selenide ......Page 1519 35.2 Excitons in ZnSe ......Page 1523 35.4 Optical Properties of Zinc Telluride ......Page 1524 References ......Page 1528 36. Aluminum Oxide (Al_2 O_3) ......Page 1541 References ......Page 1544 37. Aluminum Oxynitride (ALON) Spinel ......Page 1556 References ......Page 1559 38. Barium Titanate (BaTiO_3) ......Page 1567 References ......Page 1571 39. Beryllium Oxide (BeO) ......Page 1582 References ......Page 1584 40. Calcium Fluoride (CaF_2) ......Page 1592 40.1 Synthetic Calcium Fluoride ......Page 1593 40.2 Laser Applications ......Page 1599 References ......Page 1602 41. Amorphous Hydrogenated "Diamondlike" Carbon Films and Arc-Evaporated Carbon Films ......Page 1613 References ......Page 1616 42. Cesium Iodide (CsI) ......Page 1629 References ......Page 1633 43. Copper Oxides (Cu_2 O, CuO) ......Page 1651 References ......Page 1654 44. Magnesium Aluminum Spinel (MgAl_2 O_4) ......Page 1659 References ......Page 1663 45. Magnesium Fluoride (MgF_2) ......Page 1675 References ......Page 1679 46.1 X-Ray and Ultraviolet Range ......Page 1695 46.2 Absorption in the Near-UV through near-IR Region ......Page 1702 46.3 Refractive Index in and near the Visible Region ......Page 1705 46.4 Thin Films, UV - VIS ......Page 1707 46.5 Infrared Region ......Page 1710 References ......Page 1715 47. Polyethylene (C_2 H_4)_n ......Page 1732 References ......Page 1743 48. Potassium Bromide (KBr) ......Page 1763 References ......Page 1766 49. Potassium Dihydrogen Phosphate (KH_2 PO_4, KDP) and Three of Its Isomorphs ......Page 1779 References ......Page 1782 50. Sodium Fluoride (NaF) ......Page 1795 References ......Page 1798 51. Strontium Titanate (SrTiO_3) ......Page 1809 References ......Page 1811 52. Thorium Fluoride (ThF_4) ......Page 1822 References ......Page 1827 53. Water (H_2 O) ......Page 1832 References ......Page 1836 54. Yttrium Oxide (Y_2 O_3) ......Page 1851 References ......Page 1856 Notes Added in Proof ......Page 1858 Front Matter ......Page 1869 Preface ......Page 1881 Table of Contents ......Page 1871 List of Contributors ......Page 1878 1.1 Introduction ......Page 1884 1.2 The Chapters ......Page 1885 1.5 The Figures of the Tables ......Page 1886 1.6.2 Optical Constants of Metal Films ......Page 1887 1.6.3 Henke Model for the Elements ......Page 1889 1.6.4.2 Semiconductors ......Page 1890 1.6.4.3 Insulators ......Page 1892 References ......Page 1893 2.1 Introduction ......Page 1894 2.2.1.1 NaCl ......Page 1901 2.2.1.2 KCl ......Page 1904 2.2.1.3 KBr ......Page 1906 2.2.1.4 KI ......Page 1908 2.2.1.6 NaF, RbBr, and RbI ......Page 1910 2.2.2 Semiconductors ......Page 1913 2.2.3.1 CdTe ......Page 1914 2.2.3.2 ZnSe ......Page 1917 2.2.4.1 GaP ......Page 1919 2.2.4.2 GaAs ......Page 1921 2.2.4.3 GaSb ......Page 1925 2.2.4.4 InP ......Page 1928 2.2.4.5 InAs ......Page 1931 2.2.4.6 InSb ......Page 1934 References ......Page 1936 3.1 Introduction ......Page 1939 3.2.1 Gas-Cell - Microphone Photoacoustics ......Page 1940 3.2.2 Piezoelectric Photoacoustics ......Page 1944 3.3 Photopyroelectric Spectroscopy (PPES) ......Page 1947 3.4 Measurements of Alpha(Lambda) in Semiconductors Using Photoacoustic/Photothermal Techniques ......Page 1949 3.4.1 Si ......Page 1950 3.4.2 Ge ......Page 1951 3.4.3 AgCl ......Page 1952 3.4.6 CdTe ......Page 1953 3.4.7 GaAs ......Page 1954 3.4.8 GaP ......Page 1955 3.4.9 InSb ......Page 1956 3.4.10 InP ......Page 1958 3.4.11 GaSe ......Page 1959 3.4.12 CdS ......Page 1961 3.4.15 As_2 S_3 ......Page 1962 3.4.17 Ga_1-x Al_x As ......Page 1964 3.4.18 a-Si ......Page 1965 3.4.20 SnS ......Page 1973 References ......Page 1974 4.1 Introduction ......Page 1978 4.2.1 Advantages and Disadvantages ......Page 1982 4.2.2 Examples of Deflection Techniques ......Page 1983 4.2.3 Summary of Strengths and Weaknesses ......Page 1984 4.2.4 Measurements of k Using Photothermal Deflection ......Page 1985 4.2.4.1 Aluminum Oxide and Fused Silica Glasses (Al_2 O_3, SiO_2 Glasses) ......Page 1986 4.2.4.4 Gallium Arsenide and Amorphous Gallium Arsenide (GaAs, a-GaAs:H) ......Page 1988 4.2.4.7 Amorphous GeSe and Selenium Films (a-GeSe, a-Se) ......Page 1989 4.2.4.10 Iron Disilicide (FeSi_2) ......Page 1990 4.2.4.13 Amorphous Silicon and Hydrogenated Silicon (a-Si, a-Si:H) ......Page 1991 4.2.4.15 Zinc Sulfide (ZnS) ......Page 1992 4.2.5 Working Equations ......Page 1993 Conclusions ......Page 1995 References ......Page 1996 5.1 Definition of Notation ......Page 1999 5.2 Introduction ......Page 2000 5.3 Background on Brillouin Scattering Technique ......Page 2001 5.4 Equations for Measurement of the Index of Refraction ......Page 2003 5.4.1 Scattering in Transparent Materials ......Page 2004 5.4.2 Scattering from Absorbing Materials ......Page 2005 5.5 Fabry-Perot Interferometers ......Page 2006 5.6 Discussion ......Page 2007 5.7 Brillouin Scattering in Thin Slabs and Optical Fibers ......Page 2012 5.8.1 Side Illumination (90 External Scattering) ......Page 2013 5.8.2 Edge Illumination (90 External Scattering) ......Page 2016 5.8.3.1 External Backscattering ......Page 2018 5.8.4.1 Isotropic Samples ......Page 2019 5.8.4.2 Uniaxially Stretched Films ......Page 2021 5.8.5 Side Illumination at Normal Incidence ......Page 2022 5.9 Brillouin Scattering in Optical Fibers ......Page 2024 5.9.1 Examples ......Page 2025 5.9.1.1 180 Scattering ......Page 2026 5.9.1.2 90 Scattering ......Page 2027 5.9.1.3 Edge Illumination (90 External Scattering) ......Page 2029 References ......Page 2031 6.1 Introduction ......Page 2033 6.2 Contributions to Dielectric Function: Optical Properties versus Optical Constants ......Page 2034 6.3 Semiclassical Theory of Free-Carrier Contribution to the Dielectric Function: The Drude Approximation ......Page 2036 6.4 Free-Carrier Contribution to the Dielectric Function in Quantum Absorption Regime: Generalized Drude Approach ......Page 2037 6.5 Experimental Data Overview ......Page 2040 6.6 Generalized Drude Approximation for n-Si ......Page 2044 6.6.1 Electron-Phonon Scattering ......Page 2045 6.6.2 Electron-Impurity Scattering ......Page 2046 6.7 Tabulation of Optical Constants of Doped n-Si ......Page 2049 References ......Page 2063 7.2 The Parameters ......Page 2065 References ......Page 2103 8.1 Introduction ......Page 2108 References ......Page 2110 8.3 Titanium (Ti) ......Page 2115 References ......Page 2116 8.4 Manganese (Mn) ......Page 2124 References ......Page 2125 8.5 Ruthenium (Ru) ......Page 2128 References ......Page 2129 8.6 Indium (In) ......Page 2136 References ......Page 2137 8.7 Tin (Sn) ......Page 2143 References ......Page 2144 8.8 Antimony (Sb) ......Page 2149 References ......Page 2150 8.9 Rhenium (Re) ......Page 2153 References ......Page 2154 9.1 Introduction ......Page 2162 9.2 Cerium ......Page 2167 9.3 Samarium ......Page 2168 9.4 Gadolinium ......Page 2169 9.5 Terbium ......Page 2172 9.6 Dysprosium ......Page 2173 9.7 Erbium ......Page 2175 9.8 Thulium ......Page 2176 9.9 Ytterbium ......Page 2177 References ......Page 2178 10. Cesium (Cs) ......Page 2216 References ......Page 2219 11. Zirconium Nitride (ZrN) Hafnium Nitride (HfN) ......Page 2226 Acknowledgment ......Page 2232 References ......Page 2233 12.1 Introduction ......Page 2246 12.2 Band Gap, Band-Edge Absorption, and Birefringence ......Page 2247 12.3 Vacuum Ultraviolet Range ......Page 2248 12.6 Table and Figures ......Page 2249 References ......Page 2250 13. Bismuth Silicon Oxide (Bi_12 SiO_20) Bismuth Germanium Oxide (Bi_12 GeO_20) ......Page 2275 References ......Page 2280 14.1 Introduction ......Page 2296 14.2 cBN ......Page 2297 14.3 hBN ......Page 2299 References ......Page 2300 15. Cadmium Germanium Arsenide (CdGeAs_2) ......Page 2315 15.2 Band-Gap Absorption Edge ......Page 2316 15.3 Band Gap ......Page 2317 References ......Page 2318 16. Copper Gallium Sulfide (CuGaS_2) ......Page 2329 16.2 Band-Gap Absorption Edge ......Page 2330 16.4 Lattice Absorption in the Infrared ......Page 2331 References ......Page 2332 17.1 Complex Index of Refraction ......Page 2342 17.2 Thermal Coefficients ......Page 2345 References ......Page 2346 18. Gallium Telluride (GaTe) ......Page 2357 References ......Page 2359 19. Iron Pyrite (FeS_2) ......Page 2374 References ......Page 2378 20.1.1 Introduction ......Page 2385 20.1.2 Extinction Coefficient ......Page 2386 20.1.3 Real Part of the Index of Refraction ......Page 2388 References ......Page 2390 21. Silicon (Si) Revisited (1.4-6.0 eV) ......Page 2396 References ......Page 2398 22. Silicon-Germanium Alloys (Si_x Ge _1-x) Revisited ......Page 2402 References ......Page 2403 23.1 AgCl (CUBIC) ......Page 2418 23.2 AgBr (CUBIC) ......Page 2419 23.3 Beta-AgI (Hexagonal), Stable for T < T_c = 147C ......Page 2420 References ......Page 2421 24. Silver Gallium Selenide (AgGaSe_2) Silver Gallium Sulfide (AgGaS_2) ......Page 2438 24.1 Optical Properties of AgGaSe_2 ......Page 2439 24.2 Optical Properties of AgGaS_2 ......Page 2441 References ......Page 2442 25. Zinc Arsenide (Zn_3 As_2) ......Page 2459 References ......Page 2460 26. Zinc Phosphide (Zn_3 P_2) ......Page 2472 References ......Page 2475 27. Zinc Germanium Phosphide (ZnGeP_2) ......Page 2499 27.2 Band-Gap Absorption Edge ......Page 2500 27.4 Lattice Absorption in the Infrared ......Page 2501 References ......Page 2502 28. Aluminum Oxide (Al_2 O_3) Revisited ......Page 2514 References ......Page 2518 29. Barium Fluoride (BaF_2) ......Page 2544 References ......Page 2547 30. Calcium Carbonate, Calcite (CaCO_3) ......Page 2561 References ......Page 2563 31. Cesium Bromide (CsBr) ......Page 2576 References ......Page 2578 32. Cesium Chloride (CsCl) ......Page 2590 References ......Page 2592 33. Cesium Fluoride (CsF) ......Page 2601 References ......Page 2603 34. Beta-Gallium Oxide (Beta-Ga_2 O_3) ......Page 2610 References ......Page 2612 35. Lead Fluoride (PbF_2) ......Page 2618 References ......Page 2623 36. Lithium Tantalate (LiTaO_3) ......Page 2634 References ......Page 2637 37. Potassium Iodide (KI) ......Page 2663 References ......Page 2666 38. Potassium Niobate (KNbO_3) ......Page 2677 References ......Page 2681 39. Rubidium Bromide (RbBr) ......Page 2700 References ......Page 2703 40. Rubidium Iodide (RbI) ......Page 2711 References ......Page 2715 41. Sodium Nitrate (NaNO_3) ......Page 2725 References ......Page 2727 42. Strontium Fluoride (SrF_2) ......Page 2736 References ......Page 2739 43.1 Overview ......Page 2751 43.2 Extrapolation to Different Temperatures ......Page 2754 43.3 The Tabulated Data ......Page 2755 References ......Page 2757 44.1 Thallium Chloride ......Page 2775 44.2 Thallium Bromide ......Page 2777 44.3 Thallium Iodide ......Page 2779 44.4 Mixed Thallous Halides KRS-5 and KRSJ ......Page 2780 References ......Page 2783 45. Yttrium Aluminum Garnet (Y_3 Al_5 O_12) ......Page 2814 References ......Page 2817 46. Zircon (ZrSiO_4) ......Page 2838 References ......Page 2840 Front Matter ......Page 2851 Table of Contents ......Page 2853 Introduction ......Page 2854 Handbook of Optical Constants of Solids ......Page 2855 HOC I ......Page 2856 HOC III ......Page 2857 Conclusion ......Page 2858 B ......Page 2860 F ......Page 2861 J ......Page 2862 O ......Page 2863 R ......Page 2864 T ......Page 2865 W ......Page 2866 A ......Page 2867 B ......Page 2890 C ......Page 2902 D ......Page 2926 E ......Page 2943 F ......Page 2960 G ......Page 2975 H ......Page 2982 I ......Page 2989 J ......Page 3010 K ......Page 3011 L ......Page 3018 M ......Page 3034 N ......Page 3048 O ......Page 3053 P ......Page 3061 Q ......Page 3088 R ......Page 3090 S ......Page 3108 T ......Page 3140 U ......Page 3165 V ......Page 3169 W ......Page 3177 X ......Page 3180 Y ......Page 3182 This set of five volumes, four volumes edited by Edward D. Palik and a volume by Gorachand Ghosh, is a unique resource for any science and technology library. It provides materials researchers and optical device designers with reference facts in a context not available anywhere else. The singular functionality of the set derives from the unique format for the three core volumes that comprise the Handbook of Optical Constants of Solids. The Handbook satisfies several essential needs: first, it affords the most comprehensive database of the refractive index and extinction (or loss) coefficient of technically important and scientifically interesting dielectrics. This data has been critically selected and evaluated by authorities on each material. Second, the dielectric constant database is supplemented by tutorial chapters covering the basics of dielectric theory and reviews of experimental techniques for each wavelength region and material characteristic. As an additional resource, two of the tutorial chapters summarize the relevant characteristics of each of the materials in the database. The data in the core volumes have been collected and analyzed over a period of twelve years, with the most recent completed in 1997. The volumes systematically define the dielectric properties of 143 of the most engaging materials, including metals, semiconductors, and insulators. Together, the three Palik books contain nearly 3,000 pages, with about 2/3 devoted to the dielectric constant data. The tutorial chapters in the remaining 1/3 of the pages contain a wealth of information, including some dielectric data. Hence, the separate volume, Index to Handbook of Optical Constants of Solids, which is included as part of the set, substantially enhances the utility of the Handbook and in essence, joins all the Palik volumes into one unit. It isthen of great importance to users of the set. A final volume rounds out the set. The Handbook of Thermo-Optic Coefficients of Optical Materials with Applications collects refractive index measurements and their temperature dependence for a large number of crystals and glasses. Mathematical models represent these data, and in turn are used in the design of nonlinear optical devices. * Unique source of extremely useful optical data for a very broad community of scientists, researchers, and practitioners * Will be of great practical applicability to both industry and research * Presents optical constants for a broadest spectral range, for a very large number of materials: Paliks three volumes include 143 materials including 43 elements; Ghoshs volume includes some 70 technologically interesting crystals and many commercial glasses * Includes a special index volume that enables the user to search for the information in the three Palik volumes easily and quickly * Critique chapters in the Palik volumes discuss the data and give reference to most of the literature available for each material * Presents various techniques for measuring the optical constants and mathematical models for analytical calculations of some data Handbook of optical constants of solids I, II, & III / edited by Edward D. Palik. - Handbook of thermo-optic coefficients of optical materials with applications / by Gorachand Ghosh. - Subject index and contributor index.