L'effet de peau anormal dans les couches minces métalliques

Abstract
When studying the optical properties of metals in the infrared, a region can be found where the wavelengths are sufficiently long for one to be able to separate the absorption which is due to the conduction electrons from that of other types of absorption. The classical formulae are valid only when l << δ0, where l is the mean free path of the conduction electrons and δ0 is the skin depth. For metals, at room temperature it is found that l = δ0. This makes necessary a more thorough study of the problem, the results of which are presented here. It is found first that, if ñc1 = n - ik is the complex refractive index of the metal, given by the Drude classical formulae, the waves which are propagated in it are not of the simple form exp (± (i2πñc1 z / λ)), z being the direction of propagation. It follows that, if one wishes to obtain the characteristic parameters of the conduction electrons from optical measurements on thin films, it is necessary to use the complete formulae as given in this article. When the measurements are made at low temperatures, the correction is even more important, because l increases when T is lowered.

Résumé
Lorsqu'on étudie les propriétés optiques des métaux dans l'infrarouge, on peut trouver une région de longueurs d'onde suffisamment grandes pour que seule l'absorption due aux électrons de conduction intervienne. Les formules classiques sont, en principe, valables uniquement lorsque l << δ0, où l est le libre parcours moyen des électrons de conduction et δ0 la profondeur de peau. Dans le cas des métaux à la température ambiante, on trouve que l = δ0. Ceci a comme conséquence la nécessité de traiter le problème de façon plus approfondie. C'est ce que nous avons fait dans ce travail. On constate d'abord que, si ñc1 = n-ik est l'indice complexe du métal donné par les formules classiques de Drude, les ondes qui s'y propagent ne sont pas de la forme simple exp (± (i2πñc1 z) / λ), z étant la direction de propagation. Il s'ensuit que, si l'on veut déduire les paramètres caractéristiques des électrons de conduction à partir de mesures optiques sur les couches minces, il faut utiliser les formules complètes telles que nous les présentons dans ce travail. Lorsque les mesures sont faites aux basses températures, la correction est encore plus imporrante, car l augmente sensiblement.