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禁带宽度 求光学带宽Eg Taucrelationship Cisaconstantforadirecttransition hisPlanck sconstant and isthefrequencyoftheincidentphoton theabsorptioncoefficient 1 d ln 1 T 单位 cm 1Tisthetransmittance 单位 1disthefilmthickness 单位 cm 以 h 2为纵轴 h 为横轴做曲线 将线性部分延长 与横轴的交点就是Eg 作图步骤 1 求吸收系数 2 求入射光子能量h hc h 4 13567 10 15eV s c 3 1017nm s 是和透射率T对应的波长 单位 nm h 1240 7 eV 3 求 h 2 theplotsof h 2vs hvoftheAZO ANZO 1 ANZO 2 andANZO 3 films 第二种求Eg的方法 其中 h 4 13567 10 15eV s c 3 1017nm s max是透射率的一阶导数 dT d 的最大值对应的波长 可以在origin里将透射率图谱进行微分 得到dT d 曲线 通过工具 拣峰命令 找到最大值对应的 max 对Eg变化的分析 Eg变小 吸收边缘向长波方向移动 光学带宽发生红移 Eg变大 吸收边向短波方向移动 为蓝移 在半导体物理中 通常把形成共价键的价电子所占据的能带称为价带 而把价带上面自由电子占据的能带称为导带 被束缚的电子要成为自由电子 就必须获得足够能量从而跃迁到导带 这个能量的最小值就是禁带宽度 禁带宽度指导带中最低能级 导带底 和价带最高能级 价带顶 的能量间隔 费米能级 绝对零度下 电子占据的最高能级就是费米能级 在非绝对零度时 电子可以占据高于EF的若干能级 这时费米能级是占据几率等于50 的能级 金属中的费米能级是导带中自由电子填充的最高能级 对于本征半导体和绝缘体 因为价带填满了电子 占据率为100 导带是空的 费米能级位于禁带中间 对于n型半导体 导带中有较多的电子 多数载流子 费米能级靠近导带底 掺入施主杂质的浓度越高 费米能级越靠近导带底 或进入导带 对于p型半导体 价带中有较多的自由空穴 多数载流子 则费米能级在价带顶之上 并靠近价带顶 同时 掺入受主杂质的浓度越高 费米能级越靠近价带顶 Burstein Mosseffect 布尔斯坦 莫斯效应 由泡利不相容原理引起的 当在半导体中掺杂其他元素时 其带隙改变 价带顶和导带内未占据能态的能量间隔改变 未掺杂的半导体 费米能级位于导带底之下 施主占据态 价带顶 之上 n型掺杂时由于费米能级向上移动进入导带中 当吸收光子时 位于价带顶的电子只能被激发到费米能级上部的能态 因为费米能级下边 导带底 的能量状态已被占据 而使带隙变大 即发生蓝移 P型掺杂时 费米能级向下移动靠近价带顶 光学跃迁发生在费米能级和价带之间 而不再是价带和导带之间 所以使带隙减小 即发生红移 本征ZnO是n型半导体 银锂共掺杂ZnO的带隙减小 红移 可能是因为掺杂使自由载流子 空穴 浓度增大 费米能级向下移动到导带底之下 靠近价带顶 吸收跃迁发生在价带和费米能级之间 所以带隙减小 Williamson HallPlot Williamson Hall W H plotwasappliedtocalculatethegrainsizeandmicrostrainscontainedinthesamplesfromtheXRDlinebroadening W Hmodel和Scherrerformula的不同 1 谢乐公式用测量的衍射宽度计算晶粒尺寸 忽略了晶格缺陷和其他原因引起的衍射峰增宽 会导致得到的晶粒尺寸偏小 D k cos 2 W Hmodelisconsideringthecombinedeffectsofdomainandlatticedeformation whichproducefinallinebroadening 考虑晶粒尺寸和晶格变形的综合影响得到最终的谱线增宽 比谢乐公式精确 Thefinallinebroadening grainsize latticedistortion 假设仪器的影响可以忽略 由晶体缺陷和变形引起的应变 导致谱线增宽 latticedistortion tan Williamson Hall W H plot isthewavelengthoftheX rays iisthediffractionangle iisthetotalintegralbreadthoftheithBrag