Relations Between Fractal Models of Some Oxide Surface Shapes and Their Optical Properties

Abstract

By using a scanning electron microscope and an image analyzer, the relief of an oxide layer surface is analyzed on tungsten samples. The oxide layer is assumed to be a series of fine layers or films. The outer, being non-homogeneous, outlines the rough oxide surface. The Effective Medium Theory (E.M.T.) is used to determine the dielectric constant of this layer using some geometric approximations. We suggest improving this analysis by using suitably tested fractal models of the surface oxide morphology. The problem may be posed as: can the roughness of an oxide surface, be modeled by a fractal and an accurate model related to the optical properties? If so, what is the law between the fractal dimension and the major optical properties: the emissivity and the depolarizing factor g?

Résumé

Le relief de la surface d’échantillons d’oxyde de tungstène est analysé à Vaide d’un microscope électronique et d’un analyseur d’image. On suppose que le dépôt d’oxyde est constitué d’une série de fines couches dont la plus exterieure est non homogène du fait de la rugosité de la surface. La théorie des milieux effectifs est utilisée pour determiner la constante diélectrique de cette couche en utilisant quelques approximations géométriques. Nous suggérons d’améliorer cette analyse en utilisant des modèles fractals de la morphologie de la surface d’oxyde. Le problème est ainsi posé: La rugosité d’une surface peut-elle être modélisée par un modèle fractal relié à ses propriétés optiques? Si oui, quelle est la loi qui relie la dimension fractale aux plus importantes propriétés optiques: l’émissivité et le facteur g de dépolarisation?