欢迎光临-景颐光电科技有限公司官网!
积分球景颐光电

股权代码:892032

服务热线:020-66376621

     

    微信公众号           淘宝店铺

新闻资讯

如何计算半导体材料禁带宽度

来源: 时间:2021-08-28 15:37:11 浏览次数:

紫外线可见漫反射简介 漫射光是指由一个光源发出的光进入样品内部,经多次反射、折射、散射和吸收后,返回到样品表面的光,其漫反射光谱主要与物质的电子结构有关。
紫外线可见漫反射简介
漫射光是指由一个光源发出的光进入样品内部,经多次反射、折射、散射和吸收后,返回到样品表面的光,其漫反射光谱主要与物质的电子结构有关。
对粉状物质等不透明样品,无法用直射光系统测试,进一步了解其性能,需借助积分球测试漫反射光。漫射光是样品内部分子作用后形成的光,它携带着丰富的样品电子结构和组织信息。
对混浊溶液、悬浊溶液、不规则镜片等试样进行测试,若采用直射光系统测试,因光在通过样品时会发生散射或光路变化,导致到达检测器的光斑形状和大小等发生变化,测试结果会产生误差,为了解决光路偏移及光束改变所造成的测试不准,这个时候就需要采用积分球来收集,信号光在积分球内经过多次的漫反射会造成测量结果的误差,为了解决光路偏移及光束改变所造成的测试不准,这个时候就需要采用积分球来收集,信号光在积分球内经过多次的漫射会以恒定比的方式来测量。
半导体禁带宽度简介
在常温下,半导体是导电性位于导体与绝缘体之间的材料,具有一定的禁带。利用合适的光激发半导体材料,可使其激发价带的电子到导带,从而产生电子与空穴对,而该导带低端与价带顶的能量差即为带隙大小。半导体的能带结构可以用测试来分析其光电特性。用UV-Vis DRS检测紫外-可见漫反射光谱法是分析带隙值的一种方法。
一个紫外可见漫射和禁带计算的例子
本文以粉体样品为例,采用天美UV2600紫外可见分光光度计和IS2600积分球测试,积分球池有正、反向两个凹槽设计,分别满足了常规样量和微量试样的测试,而且粉末池上有石英窗,避免了样品粉末掉入仪器或积分球内造成污染的情况。
首先以标准白板(R%模式)作基线测试,然后对样品进行漫反射测试,得到其紫外-可见漫反射光谱。
通过漫射反射定律也称为 Kubelka– Munk函数可以看出:
F (R)=(1- R)2/2 R= K/S
而 R, K, S分别代表样品的反射系数,吸收系数和散射系数
此外,根据托克,戴维斯和莫特等人提出的一个公式,通常被称为“托克式”:
(hρ*α) n= A (hε- Eg)
这两个函数中, h是普朗克常数,ρ是频率, A是常数,α是吸收指数, Eg是半导体禁带宽度
此处 n对间接带隙半导体 n=1/2,对直接带隙半导体 n=2
F (R∞)正比吸收系数α,而α在 Tauc方程中可用 F (R∞)代替,因此,它可以转换为:
[F(R)*hv]n = A(hv - Eg)
那么, hv是横坐标,(F (R∞)* hv) n是纵坐标,在(F (R∞)* hv) n=0时,相应的横坐标 hv即为 Eg值的大小。下面是一个直接型半导体材料的例子:
特定的数据处理方法示例:
按照UV-Vis DRS数据(波长和纵坐标分别为反射率),如下表所示:
这将转换成 D列数据: hv=1240/波长,单位为 eV
因此,将一个纵坐标转换成 F列数据, F (R∞)=(1- R)2/2 R,其中 R表示反射率数值,即表示表中 B列/100得出
从表数据中可获得纵、横坐标的图形,并根据直线外推法与横坐标的交点即为 Eg值。
结论

上述实例表明,利用天美紫外可见分光光度计UV2600+积分球IS2600计算半导体材料的宽度限制,用天美紫外可见分光光度计UV2600+积分球IS2600+半导体材料的漫反射测试,并反应材料的电子结构信息和光吸收测试。