Cálculo de constantes ópticas de películas delgadas de Cu3BiS3 a través del método de Wolfe

Calculation of the optical constants of Cu3BiS3 thin films using the Wolfe method

Utilizando el método de Wolfe, calculamos la obtención de constantes ópticas. Estas constantes, el coeficiente de absorción de absorción (α), el índice de refracción de (n) y el espesor de la película delgada (d ), son significativas en la caracterización óptica del material. Comparamos el método de Wolfe con el método empleado por R. Swanepoel. Para estimar las Para estimar las constantes ópticas de las películas delgadas semiconductoras, desarrollamos un modelo de programación no lineal restringido, basado basado únicamente en los datos de transmisión conocidos. Finalmente, presentamos una solución a este modelo de programación no lineal para la programación cuadrática. Mediante experimentos numéricos y datos espectrales de transmitancia de películas delgadas de Cu₃BiS₃ se obtuvieron valores de a= 10378,34 cm^-1, n= 2,4595, d=989,71 nm y E_g= 1,39 Ev, demostrando la demostrando la fiabilidad del método propuesto.

INTRODUCCIÓN

El método propuesto por R. Swanepoel en 1983 permite la determinación de propiedades ópticas de películas delgadas (Swanepoel 1983). Este método puede ser usado para evaluar el índice de refracción, espesor, índice de absorción, coeficiente de extinción y brecha de energía prohibida óptica ( gap ) de películas delgadas sobre sustratos transparentes (Sánchez González et al. 2006, Ragina et al. 2011, Dorranian et al. 2012, Ehsani et al. 2013).

Por otra parte, se han llevado a cabo trabajos exhaustivos con el propósito de verificar las condiciones de favorabilidad del uso de películas delgadas de Cu₃BiS₃ como capa absorbente en dispositivos fotovoltaicos (Estrella et al. 2003, Gerein et al. 2006 a,b, Mesa et al. 2009, Mesa et al. 2010, Mesa et al. 2012 a,b). Uno de los aspectos relevantes del trabajo de caracterización de películas delgadas es, sin lugar a dudas, la determinación de constantes ópticas que constituye una de las fases iniciales para la aplicación del compuesto Cu₃BiS₃ en celdas solares. Actualmente, muchas de las investigaciones se han enfocado en el uso de la programación no lineal, en particular el Método de Wolfe, cuyos primeros destinos fueron los propósitos económicos, hacia la obtención de un modelo matemático particular que permita aproximarse a los objetivos de diseño del Método de Swanepoel.

En cuanto a cualidades de convergencia de métodos de programación no lineal, también existe un amplio espectro de trabajos (Csallner et al. 1996, Mohd 2000, Hager 2006, Shi 2009, Lu et al. 2011) que se han enfocado en evaluar la velocidad de convergencia en función de algoritmos de iteración y que le dan un lugar sobresaliente al método de Wolfe en el escenario de los métodos de optimización. En este trabajo se utiliza el método dado por Wolfe para determinar constantes ópticas de diferentes tipos de semiconductores tipo película delgada, comparado con el método tradicional reportado por Swanepoel.