實驗五、半導(dǎo)體材料吸收光譜及能帶寬度的測量實驗報告(共4頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上石家莊鐵道大學(xué)實 驗 報 告課程名稱分院班組 桌號實驗者姓名實驗日期年月日 評分教師簽名一、 實驗?zāi)康?. 學(xué)習(xí)紫外分光光度計的工作原理和使用方法。2. 學(xué)習(xí)用紫外分光光度計測量樣品的透射光譜。3. 能根據(jù)吸收光譜推算出材料的光學(xué)禁帶。二、 實驗內(nèi)容1. 用紫外分光光度計測量TiO2溶液的透射光譜；2. 用不同的你和關(guān)系計算出TiO2的光學(xué)禁帶寬度，并與理論值比較，定它們的躍遷類型。三、 實驗原理1. 任何一種物質(zhì)對光波都會或多或少地吸收，電子由帶與帶之間的躍遷所形成的吸收過程稱為本征吸收。在本征吸收中，光照將價帶中的電子激發(fā)到導(dǎo)帶，形成電子-空穴對。本征吸收光子的能

2、量滿足： 電子在躍遷過程中，導(dǎo)帶極小值和價帶極大值對應(yīng)于相同的波矢，成為直接躍遷。在直接躍遷中，如果對于任何K的躍遷都是允許的，則吸收系數(shù)與帶隙的關(guān)系為 電子在躍遷過程中，導(dǎo)帶極小值和價帶極大值對應(yīng)于不同的波矢，稱為間接躍遷。在間接躍遷中，K空間電子吸收光子從價帶頂K躍遷到導(dǎo)帶底部狀態(tài)K，伴隨著吸收或者發(fā)出聲子。則吸收系數(shù)與帶隙的關(guān)系為 2. 透射率、吸光度與吸收系數(shù)之間的關(guān)系吸光度A與透射率T的關(guān)系為 吸光規(guī)律 為吸收系數(shù)，x為光的傳播距離，根據(jù)朗伯-比爾定律，A正比于。四、 實驗方法1. 用分析天平去一定量的TiO2固體樣品，溶于的一定量去離子水中，并計算TiO2的物質(zhì)的量濃度。2. 打開

3、722型紫外-可見分光光度計，預(yù)熱10min。3. 講分別裝有去離子水和TiO2水溶液的石英比色皿放置于參比池和樣品池，將儀器的波長調(diào)為=320nm。先用去離子水作為參比溶液，調(diào)節(jié)儀器透光率T=0和T=100%，然后測試樣品池中TiO2水溶液的吸光度。并計算其摩爾吸光系數(shù)。4. 每隔2nm，測試一次TiO2水溶液的吸光度，并計算其摩爾吸光系數(shù)。5. 根據(jù)吸光度與吸收系數(shù)的正比關(guān)系以及吸收系數(shù)與光子能量的關(guān)系，擬合出樣品的光學(xué)帶隙，并與理論值比較。（TiO2的禁帶寬度為3.2eV）。五、 數(shù)據(jù)記錄與處理1. 由透過率得到吸收系數(shù)： （d是樣品厚度，單位去cm，T是透過率（無量綱），就是透射譜的縱坐標(biāo)值，最大為100%）；2. 將波長換為能量；3. 確定半導(dǎo)體帶隙類型，如果是直接帶隙：計算出，如果是間接帶隙：計算出；4. 畫出hv為X軸，或者為Y軸的曲線，在函數(shù)曲線單調(diào)上升的區(qū)域，找到接近直線的地方（即斜率最大的地方），作切線；5. 將切線外推和X軸相交