利用紫外可见分光光度计测材料的光学带隙

HYPERLINK"http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20110116/3088014/"http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20110116/3088014/说明：因为以前有很多人问这方面的问，所以特意收集了些资料。注：用紫外-可见分光光度计测材料的光学带隙，这个材料一般是指非晶态半导体材料。对晶态半导体材料好像不适用。关键词：分光光度计禁带宽度光学带隙Eg理论§8-1-2吸收边和光学带隙】•吸收边在本征吸收过程中，光子能it必须满足下列条件〃少工禺(G,5)炳为蔡带宽度.这就是说，对应着本征吸收，在低频方面必然存在一个吸收边界5,这介边界称为本征吸收边.也叫長波限.显然，可以通过本征吸收边的测量和分析得到禁带宽度dr为了区别用电导率法测得的禁带宽度，用光吸收法测得的禁带宽度又叫光学带隙。紫外可见分光光度注的宦童分析基础是朗伯-比尔（LambwLB歸r）定律。即物质在一定浓度的吸光度与它的吸收介质的厚度成正比.表达式如下，A—she（1）其中川-吸光度（光密度、消光值）・縻尔吸光系数（其物理意义为：当吸光物质浓度为lmol/Lr吸收池厚度为ictib以一定波长原光通il时*所引起的吸光fflA）.b-吸收介质的厚度〈厘米），艺-吸光物质的浓度（mcd/L）口另外，吸光度&与透射率7■之间的关系为：TOC\o"1-5"\h\z/二一旭丁二览半⑵当光总入介质时，透肘光的强度随薄膜厚度为变化呈抬数形式（入财光逼度的变化主雯是由薄膜拘吸收而這成的卩其它效应可次忽略）.即：I=I严⑶其中F为透姑光的軽度.人为入射光强度.茂为说农系数.川是薄牍的淖嗖.运文透射率T=等、则有：a=-乎⑷对于半导f轧其光学带隙在吸收边和吸收系数之间豹关系式是；ctE—flE-E,"⑸其中』仝|四匚为一常纽£为入射光子的能畫Q为半导依的光学带隙口itchme对（5）式两边同时取对数，得到：ln（^£）=In/+出ln（£一EJ（6）作］n（aE）＜x：］n（E-气）关系曲线可得阳的值匸当讯=+时，对应于直接带隙半导体允许的偶极跃迁；0〉当狀二2时，对应于直接带隙半导体禁戒的偶极跃迁；<3〉当m=2时，对应于间接带隙半导体允许的跃迁；<4>当^=3时，对应于间接带隙半导体禁戒的跃迁.由吸收光谱，作肋图，得到线性吸收边°将线性吸收边的线性关系延伸到与能量轴相交”aE=0处.可以得到光学帶SRE汀对于m=2的情况：£1（3〉也=0（昴一耳肌严（6,11）E迭与材料性质有关的常数，一般在105-10flcm之间.（磴A圻许多材料符合得很好，如旷A旳S矢「A盹S%o-As*Te3>«Ge.“Si密，（住耘>）0与您3的关系曲线基本上是一条戳线.把E个宜线外推到屁）轴上，其截距就是光学带数如图6*5门示”对门某一材料，关系曲线的•形状和截距的大小戏制备方法和工艺条作的不伺而不同.5■Ao(eV>5儿种非昴态宇导体材料（空阳与佃的关系⑻SiHAsiS»As?Tej/二．测光学带隙的作图方法以m=2为例，获与光学諾隙的董系为a=卡■血一瓦尸(2)成丨曲‘为常址M.为光子能量：耳为光学帯覆’力小仙门「关系曲线以乩低潢坐插作纵坐插作［乳然后将關线的线性部分延拴至零.在横坐标上的截距即治旷匚：盯薄膜的比学带隙瓦匚0/nVeVFig,5KdatLQri'ih.Lpbutw證阮（詁-a^dHofq-CtHfiLmndepoHitedunderdifferentworkpTt背ut育图5不同工作气压下制备的□<*H薄膜皿3小心关系财线三.用积分球测量粉末状TiO2的带隙UVTVisSpectrumofTiO(SampleHO：*?StMjilt图6TO2的囁外/可见吸收光谱所记录的光谱进据显示在410.57nm有最强黑的截止，此外吸收值最小匚百分反射率模式数掘也同样可以看到：计算禁带能(E)二卡口入h二普現克常数=6.626x1034J・s匚二光速=3.3x10^01/5A二截止波长=410.57x10'3mHCkEeV6.S3E-100E+4.1LE-4.84156E-3.02593408071976leV=1.6x1019J