利用紫外可見分光光度計測材料的光學帶隙

1、 HYPERLINK /shtml/20110116/3088014/ /shtml/20110116/3088014/說明：因為以前有很多人問這方面的問題，所以特意收集了些資料。注：用紫外-可見分光光度計測材料的光學帶隙，這個材料一般是指非晶態(tài)半導體材料。對 晶態(tài)半導體材料好像不適用。關(guān)鍵詞：分光光度計 禁帶寬度 光學帶隙 Eg理論8-1-2吸收邊和光學帶隙】吸收邊在本征吸收過程中，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，對應著本征吸收，在低頻方面必然存 在一個吸收邊界5,這介邊界稱為本征吸收邊.也叫長波限.顯 然，可以通過本征吸收邊的測量和分析得到禁帶寬度dr為

2、了區(qū)別用電導率法測得的禁帶寬度，用光吸收法測得的禁帶寬度又叫光學帶隙。紫外可見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 吸光物質(zhì)濃度為lmol/Lr吸收池厚度為ictib以一定波長原光通il時*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 /二一旭丁二覽半當光總?cè)虢橘|(zhì)時，透肘光的強度隨薄膜厚度為變化呈抬數(shù)形式（入財光逼

3、度的變化主雯是由薄膜拘吸收而這成的卩其它效應可次忽略）.即：I = I嚴其中F為透姑光的軽度.人為入射光強度.茂為說農(nóng)系數(shù).川是薄牘的淖嗖.運 文透射率T =等、則有：a =-乎對于半導f軋其光學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Q為半導依的光學帶隙口itch me對（5）式兩邊同時取對數(shù)，得到：ln（） = In / + 出 ln（ 一 EJ（6）作n（aE）x：n（E -氣）關(guān)系曲線可得陽的值匸當訊=+時，對應于直接帶隙半導體允許的偶極躍遷；0當狀二2時，對應于直接帶隙半導體禁戒的偶極躍遷；3當m = 2時，對應于間接帶隙半導體允

4、許的躍遷；當 = 3時，對應于間接帶隙半導體禁戒的躍遷.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.可以得到光學帶SRE汀對于m =2的情況：1（3也=0（昴一耳肌嚴（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個宜線外推到屁）軸上，其截距就是光學帶數(shù)如圖6* 5門示”對門某一材料，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)宇導體材料（空

5、陽與佃 的關(guān)系5Ao(eV 5兒種非昴態(tài)宇導體材料（空陽與佃 的關(guān)系SiHAsiSAs?Tej/二 測光學帶隙的作圖方法以m =2為例，獲與光學諾隙的董系為a =卡血一瓦尸(2)成丨曲為常址M.為光子能量：耳為光學帯覆力小仙門關(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.在橫坐標上的截距即治曠匚：盯薄膜的比學帶隙瓦匚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)系財線三.用積分球測量粉末狀TiO2的帶隙UVTVis Spectrum of TiO( SampleHO： *? StMjilt圖6TO2的囁外/可見吸收光譜所記錄的光譜進據(jù)顯示在410.57nm有最強 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