利用紫外可见分光光度计测材料的光学带隙

1、 HYPERLINK /shtml/20110116/3088014/ /shtml/20110116/3088014/说明：因为以前有很多人问这方面的问题，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

2、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

3、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； ctEflE-E,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itch me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

4、许的跃迁；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, 1 1）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.5Ao(eV 5儿种非昴态宇导体材料（空

5、阳与佃 的关系5Ao(eV 5儿种非昴态宇导体材料（空阳与佃 的关系SiHAsiSAs?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/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UVTVis Spectrum of TiO( 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=6.626x 1034 Js匚二光速=3.3x1