Materialdatenbank: Teil B – Wie erhalte ich n–k-Daten?

1. Beschaffung der Daten für n/k

Die schnellste Methode ist in der Regel die Recherche in der Fachliteratur. Suchen Sie nach den optischen Konstanten Ihres Materials in wissenschaftlichen Artikeln und – idealerweise – in den zugehörigen ergänzenden Informationen (Supplementary Information, SI), wo die Autoren manchmal die Rohdaten in Tabellenform bereitstellen. Wenn nur Diagramme verfügbar sind, können Sie die Zahlen dennoch extrahieren (siehe die unten aufgeführten Digitalisierungswerkzeuge).

• Was Sie benötigen: entweder
  • Wellenlänge in Abhängigkeit von n und Wellenlänge in Abhängigkeit von k (wobei der komplexe Brechungsindex N = n + i k ist) oder
  • Wellenlänge im Vergleich zu α (Absorptionskoeffizient).
• Zu beachtende Einheiten: Wellenlänge in Metern (m); n und k sind dimensionslos; α in m−1 (gegebenenfalls von cm−1 umrechnen).
• Vermeiden Sie Diagramme, die mit „a.u.“ oder „auf 1 normalisiert“ gekennzeichnet sind, wenn es um Absorptionsdaten geht – diese können nicht direkt in Simulationen verwendet werden.

Wenn Sie k(λ) ermitteln, aber nicht α, können Sie mithilfe der Formel α(λ) = 4π k(λ) / λ eine Umrechnung vornehmen (λ in Metern ergibt α in m−1). Der OghmaNano-Assistent zum Importieren von Daten kann Spalten zuordnen und gängige Einheitenumrechnungen durchführen (z. B. nm → m, μm → m, eV → m über die Formel λ = hc/E).

2. Praktische Tipps für die Suche

• Google Scholar-Suchanfragen wie: “<material name>” optical constants, ellipsometry n k, absorption coefficient.
• Führen Sie eine Bildersuche durch, wenn Sie vermuten, dass nur Abbildungen vorhanden sind: <material name> n k oder <material name> absorption coefficient (und digitalisieren Sie diese anschließend).
• Nutzen Sie sorgfältig ausgewählte Quellen: site:refractiveindex.info <material name> für viele gängige Materialien.

3. Digitalisierung von Zahlen aus Abbildungen (wenn nur Bilddateien verfügbar sind)

Wenn die Publikation lediglich eine Grafik enthält, verwenden Sie eines der folgenden, bewährten Tools, um die Daten im CSV-Format zu extrahieren:

• WebPlotDigitizer – kostenlos, webbasiert, weit verbreitet; unterstützt die Kalibrierung von Achsen, die automatische/manuelle Nachverfolgung und den CSV-Export.
• PlotDigitizer – Online-Version (kostenlos) und Desktop-Version (kostenpflichtig); automatische Nachzeichnung von Kurven, Export in die Formate CSV/Excel/Matlab/Python.
• DigitizeIt – Desktop-Anwendung (Windows/Mac/Linux) mit automatischer/manueller Digitalisierung und CSV-/Excel-Exportfunktion.

Sobald Sie Tabellen mit den Werten von λ in Abhängigkeit von n, λ in Abhängigkeit von k oder λ in Abhängigkeit von α erstellt haben, speichern Sie diese als einfache Text-/CSV-Dateien mit zwei Spalten (Wellenlänge in Metern). Importieren Sie diese mit dem OghmaNano-Assistenten, um alle erforderlichen abschließenden Einheitenumrechnungen und Validierungen durchzuführen, bevor Sie sie in Simulationen verwenden.

4. Daten in den Formaten nm/n/k

OghmaNano akzeptiert normalerweise nur Eingabedaten in SI-Einheiten und in einem einzigen Standardformat. Als Ausnahme kann OghmaNano jedoch auch Dateien im Format Wellenlänge (nm), n, k ?? lesen. Diese Dateien können im Verzeichnis oghma_local/materials mit der Erweiterung .nk (z. B. ito.nk) gespeichert werden. Falls vorhanden, werden sie in der Materialdatenbank ?? angezeigt. Es ist zu beachten, dass dieses Format nur für die Kompatibilität mit externen Datenbanken gedacht ist, die optische Konstanten in Nanometern, n und k bereitstellen. Materialien, die auf diese Weise gespeichert werden, sind in ihren Eigenschaften begrenzt: zusätzliche Eigenschaften wie elektrische Parameter oder Emissionsspektren können nicht hinzugefügt werden. Dies macht .nk-Dateien zu einem Sonderformat, das nur dann geeignet ist, wenn keine Daten in SI-Einheiten verfügbar sind.