利用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)材料的光學(xué)帶隙

1、 HYPERLINK /shtml/20110116/3088014/ /shtml/20110116/3088014/說(shuō)明：因?yàn)橐郧坝泻芏嗳藛?wèn)這方面的問(wèn)題，所以特意收集了些資料。注：用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)材料的光學(xué)帶隙，這個(gè)材料一般是指非晶態(tài)半導(dǎo)體材料。對(duì) 晶態(tài)半導(dǎo)體材料好像不適用。關(guān)鍵詞：分光光度計(jì) 禁帶寬度 光學(xué)帶隙 Eg理論8-1-2吸收邊和光學(xué)帶隙】吸收邊在本征吸收過(guò)程中，光子能it必須滿足下列條件少工禺(G, 5)炳為蔡帶寬度.這就是說(shuō)，對(duì)應(yīng)著本征吸收，在低頻方面必然存 在一個(gè)吸收邊界5,這介邊界稱為本征吸收邊.也叫長(zhǎng)波限.顯 然，可以通過(guò)本征吸收邊的測(cè)量和分析得到禁帶寬度dr為

2、了區(qū)別用電導(dǎo)率法測(cè)得的禁帶寬度，用光吸收法測(cè)得的禁帶寬度又叫光學(xué)帶隙。紫外可見(jiàn)分光光度注的宦童分析基礎(chǔ)是朗伯-比爾（LambwLB歸r）定律。即物質(zhì)在一定濃度的吸光度與它的吸收介質(zhì)的厚度成正比.表達(dá)式如下，A she（1）其中川-吸光度（光密度、消光值）縻爾吸光系數(shù)（其物理意義為：當(dāng) 吸光物質(zhì)濃度為lmol/Lr吸收池厚度為ictib以一定波長(zhǎng)原光通il時(shí)*所引起的 吸光fflA） . b-吸收介質(zhì)的厚度厘米），藝-吸光物質(zhì)的濃度（mcd/L） 口另外，吸光度&與透射率7之間的關(guān)系為： TOC o 1-5 h z /二一旭丁二覽半當(dāng)光總?cè)虢橘|(zhì)時(shí)，透肘光的強(qiáng)度隨薄膜厚度為變化呈抬數(shù)形式（入財(cái)光逼

3、度的變化主雯是由薄膜拘吸收而這成的卩其它效應(yīng)可次忽略）.即：I = I嚴(yán)其中F為透姑光的軽度.人為入射光強(qiáng)度.茂為說(shuō)農(nóng)系數(shù).川是薄牘的淖嗖.運(yùn) 文透射率T =等、則有：a =-乎對(duì)于半導(dǎo)f軋其光學(xué)帶隙在吸收邊和吸收系數(shù)之間豹關(guān)系式是； ctEflE-E,其中仝|四匚為一常紐為入射光子的能畫(huà)Q為半導(dǎo)依的光學(xué)帶隙口itch me對(duì)（5）式兩邊同時(shí)取對(duì)數(shù)，得到：ln（） = In / + 出 ln（ 一 EJ（6）作n（aE）x：n（E -氣）關(guān)系曲線可得陽(yáng)的值匸當(dāng)訊=+時(shí)，對(duì)應(yīng)于直接帶隙半導(dǎo)體允許的偶極躍遷；0當(dāng)狀二2時(shí)，對(duì)應(yīng)于直接帶隙半導(dǎo)體禁戒的偶極躍遷；3當(dāng)m = 2時(shí)，對(duì)應(yīng)于間接帶隙半導(dǎo)體允

4、許的躍遷；當(dāng) = 3時(shí)，對(duì)應(yīng)于間接帶隙半導(dǎo)體禁戒的躍遷.由吸收光譜，作肋圖，得到線性吸收邊將線性吸收邊的線性關(guān)系延伸到與能量軸相交” aE = 0處.可以得到光學(xué)帶SRE汀對(duì)于m =2的情況：1（3也=0（昴一耳肌嚴(yán)（6, 1 1）E迭與材料性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)，一般在105-10flcm之間.（磴A圻許多材料符合得很好，如曠A旳S矢A盹S% o-As*Te3 Ge. “Si密，（住耘）0與您3的關(guān)系曲線基本上是一條戳線. 把E個(gè)宜線外推到屁）軸上，其截距就是光學(xué)帶數(shù)如圖6* 5門(mén)示”對(duì)門(mén)某一材料，關(guān)系曲線的形狀和截距的大小戲制備方法 和工藝條作的不伺而不同.5Ao(eV 5兒種非昴態(tài)宇導(dǎo)體材料（空

5、陽(yáng)與佃 的關(guān)系5Ao(eV 5兒種非昴態(tài)宇導(dǎo)體材料（空陽(yáng)與佃 的關(guān)系SiHAsiSAs?Tej/二 測(cè)光學(xué)帶隙的作圖方法以m =2為例，獲與光學(xué)諾隙的董系為a =卡血一瓦尸(2)成丨曲為常址M.為光子能量：耳為光學(xué)帯覆力小仙門(mén)關(guān)系曲線以乩低潢坐插作縱坐插作乳 然后將關(guān)線的線性部分延拴至零.在橫坐標(biāo)上的截距即治曠匚：盯薄膜的比學(xué)帶隙瓦匚0/nV eV0/nV eVFig, 5 KdatLQriih.Lp butw證阮（詁 - ad H ofq-C t H fiLmn depoHited under different work pTt背ut育圖5不同工作氣壓下制備的 * H薄膜皿 3小心關(guān)系財(cái)線三.用積分球測(cè)量粉末狀TiO2的帶隙UVTVis Spectrum of TiO( SampleHO： *? StMjilt圖6TO2的囁外/可見(jiàn)吸收光譜所記錄的光譜進(jìn)據(jù)顯示在410.57nm有最強(qiáng) 黑的截止，此外吸收值最小匚百分反射率模式數(shù)掘也 同樣可以看到：計(jì)算禁帶能(E)二卡口入h二普現(xiàn)克常數(shù)=6.626x 1034 Js匚二光速=3.3x1