用紫外可见光谱法求禁带宽度.
优选用紫外可见光谱法求禁带宽度
Ah
K
1/ 2
hv
Eg
Ah
K
2
hv
Eg
K值的大小对Eg没有影响，以hv为横坐标， 以 ( Ah )1/2 或 ( Ah )2 为纵坐标，作图，再做切 线，即可得到Eg。hv用1024/波长代替。前 者为直接半导体禁带宽度值，后者为间接半 导体禁带宽度值。A (Absorbance) 即为紫外 可见漫反射中的吸光度。
优选用紫外可见光谱法求禁带 宽度
一 半导体禁带求导公式
h C(hv Eg )2 h C(hv Eg )1/ 2
通常(ahv) ½是有单位的，(eV)1/2.cm-1/2
或(eV)1/2.cm-1/2。
由上述公式可知，（ahv）1/2 和(ahv) 2 只与hv成线性关系，能用于估算Eg。
(Ahv)1/2*10000
10000
5000
2.91
0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
X Axis Title
F
3.00E+009
2.50E+009
Y Axis Title
2.00E+009 1.50E+009
(Ahv)1/2*1000000000
1.00E+009
5.00E+008
0.5
2.90
0.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
用紫外可见光谱法求禁带宽度课件
分子吸收光谱的产生
01
分子吸收光谱是由于分子内部能级跃迁产生的。
02
当特定频率的光子与分子相互作用时，分子吸收光子
能量并从低能级跃迁到高能级，形成吸收光谱。
03
不同分子具有不同的能级结构，因此具有独特的吸收
光谱。
紫外可见光谱的原理
01
紫外可见光谱法是一种通过测量物质对紫外和可见光的吸收程 度来分析物质成分的方法。
02
影响电子和空穴的行为
在光照条件下，光子能量大于禁带宽度的光子能够将价带电子激发到导
带，形成电子பைடு நூலகம்空穴对。
03
影响半导体的应用范围
不同禁带宽度的半导体材料适用于不同的电子器件和光电器件。
紫外可见光谱法简介
定义
紫外可见光谱法是一种通过测量 物质对紫外可见光的吸收光谱来 研究物质结构和分析物质组成的 方法。
比色皿
选择合适规格的比色皿，确保样品溶 液有足够的吸收。
实验设备与操作
操作步骤
1
2
1. 打开紫外可见分光光度计，预热30分钟。
3
2. 调整仪器参数，如狭缝宽度、扫描速度等。
实验设备与操作
3. 将标准参比溶液放入比色皿中，放 入样品架，记录数据。
4. 将待测样品溶液放入比色皿中，放 入样品架，记录数据。
未来研究方向与展望
新材料发现与性质研究
随着新材料不断涌现，研究其禁带宽度与性质之间的关系是未来 的重要方向。
交叉学科应用拓展
加强与其他学科领域的交叉融合，拓展禁带宽度在生物医学、环境 科学等领域的应用。
高精度测量技术发展
提高紫外可见光谱法的测量精度和稳定性，以更准确地测定禁带宽 度。
用紫外可见光谱法求禁带宽度复习进程
A h
K
1/2
hv
Eg
A h
K
2
hv
Hale Waihona Puke EgK值的大小对Eg没有影响，以hv为横坐标， 以 (Ah )1/2 或 ( A h ) 2 为纵坐标，作图，再做切 线，即可得到Eg。hv用1024/波长代替。前 者为直接半导体禁带宽度值，后者为间接半 导体禁带宽度值。A (Absorbance) 即为紫外 可见漫反射中的吸光度。
Kubelka-Munk公式
A = - lg (R)
（1）
F(r) = (1-R)2/2R = a / s
（2）
R为反射率, a吸收系数，s反射系数
求禁带宽度：利用第一个公式求每个吸光
度对应的R，用E＝1240/波长，做横坐标， 利用第二个公式求F（R），再用F(R)*E1/2做 纵坐标，做图，再做切线，即得带隙图谱
Y Axis Title
Y Axis Title
F
0.00030
0.00025
0.00020 0.00015
(Ahv)1/2/10000
0.00010
0.00005
2.90
0.00000
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
X Axis Title
F
30000
25000
20000 15000
二 求半导体禁带实例
将紫外可见分光漫反射数据导入到excell， 然后进行数据处理，下面用第一个公式进 行数据处理：
下面用Kubelka-Munk公式处理：
三 关于K值大小对结果的影响
Y Axis Title
二氧化钛禁带宽度的测定
二氧化钛禁带宽度的测定一、二氧化钛禁带宽度测定的重要性哎呀，咱得先聊聊为啥要测定二氧化钛的禁带宽度呢。
这二氧化钛可老有用了，在好多领域都有它的身影，像什么涂料啊，光催化啊。
它的禁带宽度就像是它的一个超级秘密武器一样，这个宽度决定了它能吸收什么样的光，进而影响它在那些应用中的性能。
比如说在光催化里，如果我们能准确测定禁带宽度，就能更好地利用它来分解污染物，让环境变得更美好呢。
这就好比你知道了一把钥匙的精确尺寸，就能更好地打开对应的锁一样。
二、测定二氧化钛禁带宽度的常见方法1. 紫外 - 可见光谱法这个方法其实还挺有趣的。
就是利用二氧化钛对不同波长光的吸收特性来测定禁带宽度。
你可以想象成二氧化钛是个小馋猫，不同波长的光就像是不同口味的食物，它会挑自己喜欢（也就是能吸收）的光来吃。
我们通过测量它吸收光的强度和波长的关系，就能算出禁带宽度啦。
不过呢，这个方法也有点小麻烦，就是要确保测量环境比较稳定，不然就像你在晃悠的船上想稳稳地端着一杯水一样难。
2. 电化学方法这电化学方法啊，就像是给二氧化钛安排了一场电力小测试。
通过在特定的电化学体系里，观察二氧化钛的电学行为，然后根据一些公式就能算出禁带宽度。
这就好比是看一个运动员在特定的比赛规则下（电化学体系）的表现（电学行为），然后根据这些表现来评判他的能力（禁带宽度）。
但是呢，这个方法对设备的要求比较高，就像你要参加一场高级别的比赛，需要有很好的装备一样。
三、测定过程中的小窍门和注意点在测定二氧化钛禁带宽度的时候啊，有好多小细节要注意呢。
首先就是样品的制备，样品要是没准备好，就像做饭的时候食材没处理好一样，后面肯定得出问题。
样品得纯净、均匀，这样测出来的数据才靠谱。
还有就是测量仪器的校准，这就像是给你的秤校准一样，要是秤不准，你怎么能准确知道东西有多重呢？而且在测量的时候，环境温度啊、湿度啊都可能会影响结果，所以要尽量保持测量环境的稳定。
这就像你在画画的时候，要是纸一直在晃，你肯定画不好，对吧？四、测定二氧化钛禁带宽度的实际意义知道了二氧化钛的禁带宽度，我们就能更好地改良它，让它在各个领域发挥更大的作用。
用紫外可见光谱法求禁带宽度
A
15
Y Axis Title
Y Axis Title
F
0.030
0.025
0.020 0.015
(Ahv)1/2/100
0.010
0.005
2.90
0.000
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
X Axis Title
F
300
250
200
(Ahv)1/2*100
150
100
50
2.90
5.0
X Axis Title
F
30000
25000
20000 15000
(Ahv)1/2*10000
10000
5000
2.91
0
1.5
2.0
2.5
3X Axis Title
16
Y Axis Title
F
3.00E+009
2.50E+009
2.00E+009 1.50E+009
3.0
2.5
2.0
(Ahv)1/2
1.5
1.0
0.5
2.90
0.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
X Axis Title
G
0.020
0.018
0.016
0.014
0.012
((Ahv)/20000)1/2
0.010
0.008
0.006
0.004
0.002
2.91
0.000
采用紫外可见光谱法求取禁带宽度总结
(Ahv)1/2
400
(Ahv/0.00002)1/2
1.5
300
X Axis Title
0.012 0.010 0.008 0.006 0.004 0.002 0.000 1.5
((Ahv)/20000)1/2
同一组数一组数据的处理
3.5 4.0 4.5 5.0
Y Axis Title
2.91
2.0 2.5 3.0
X Axis Title
0.00000 1.5 2.0 2.5
2.90
3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
X Axis Title
X Axis Title
F
300
30000
F
250
25000
200
20000
Y Axis Title
(Ahv) *100
150
1/2
Y Axis Title
15000
(Ahv) *10000
1/2
(Ahv)1/2
400
(Ahv/0.00002)1/2
1.5
300
1.0
200
0.5
100
2.90
0.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
2.90
0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
X Axis Title
G
0.020 0.018 0.016 0.014
Ah K
1/ 2
hv E g
2
Ah hv E g K
K值的大小对Eg没有影响，以hv为横坐标， 1/ 2 2 ( Ah ) ( Ah ) 以 或 为纵坐标，作图，再做切 线，即可得到Eg。hv用1024/波长代替。前 者为直接半导体禁带宽度值，后者为间接半 导体禁带宽度值。A (Absorbance) 即为紫外 可见漫反射中的吸光度。
禁带宽度-计算方法
Y Axis Title
Y Axis Title
F
0.00030
0.00025
0.00020 0.00015
(Ahv)1/2/10000
0.00010
0.00005
2.90
0.00000
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
X Axis Title
F
30000
25000
20000 15000
由UV-vis 光谱求样品的Eg
一 半导体禁带求导公式
h C(hv Eg )2 h C(hv Eg )1/2
通常(ahv) ½是有单位的，(eV)1/2.cm-1/2
或(eV)1/2.cm-1/2。
由上述公式可知，（ahv）1/2 和(ahv) 2 只与hv成线性关系，能用于估算Eg。
F
0.030
0.025
0.020 0.015
(Ahv)1/2/100
0.010
0.005
2.90
0.000
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
X Axis Title
F
300
250
200
(Ahv)1/2*100
150
100
50
2.90
0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
X Axis Title
0.5
2.90
0.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
紫外可见分光光度计测量ZnO的光学禁带宽度学习资料
紫外可见分光光度计测量ZnO的光学禁带宽度【实验目的】1）了解紫外课件分光光度计的结构和测试原理；2）理解半导体材料对入射光子的吸收特性；3）掌握测量半导体材料的光学禁带宽度的方法。
【实验内容】1）测试半导体光电探测材料的透射光谱；2）分析半导体材料的光学禁带宽度。
【实验器材】紫外-可见光分光光度计一台（岛津uv2600）；ZnO薄膜；空白基片。
【实验原理】1.紫外可见分光光度计当物体受到入射光波照射时，光子会和物体发生相互作用。
由于组成物体的分子和分子间的结构不同，使入射光一部分被物体吸收，一部分被物体反射，还有一部分穿透物体而继续传播，即透射。
为了表示入射光透过材料的程度，通常用入射光通量与透射光通量之比来表征物体的透光性质，称为光透射率。
常用的紫外可见分光光度计能精确测量材料的透射率，测试方法具有简单、操作方便、精度高等突出优点，是研究半导体能带结构及其它性质的最基本、最普遍的光学方法之一。
紫外可见分光光度计通常由五部分组成：1）光源：通常采用钨灯或碘钨灯产生340nm到2500nm的光，氘灯产生160-375nm的紫外光。
2）单色器：单色器将光源辐射的复色光分解成用于测试的单色光。
通常包括入射狭缝、准光器、色散元件、聚焦元件和出射狭缝等组成。
色散元件可以是棱镜，也可以是光栅。
光栅具有分辨本领高等优点被广泛使用。
3）吸收池：用于盛放分析试样，有紫外、玻璃和塑料几类。
测试材料散射时可以使用积分球附件；测试固体样品的透射率等可以使用固体样品支架附件。
4）检测器：检测器的功能是检测信号、测量透射光的器件。
常用的有硅光电池和光电倍增管等。
光电倍增管的灵敏度比一般的硅光电池高约200倍。
5）数据系统：多采用软件对信号放大和采集，并对保存和处理数据等。
2. 禁带宽度对于包括半导体在内的晶体，其中的电子既不同于真空中的自由电子，也不同于孤立原子中的电子。
真空中的自由电子具有连续的能量状态，原子中的电子是处于分离的能级状态，而晶体中的电子是处于所谓能带状态。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
二 求半导体禁带实例
将紫外可见分光漫反射数据导入到excell， 然后进行数据处理，下面用第一个公式进 行数据处理：
下面用Kubelka-Munk公式处理：
三 关于K值大小对结果的影响
Y Axis Title
Y Axis Title
E
3.0
2.5
2.0
(Ahv)1/2
1.5
1.0
0.5
2.90
0.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
X Axis Title
G
0.020
0.018
0.016
0.014
0.012
((Ahv)/20000)1/2
0.010
0.008
0.006
0.004
0.002
2.91
0.000
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
X Axis Title
(Ahv)1/2*10000
10000
5000
2.91
0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
X Axis Title
F
3.00E+009
2.50E+009
Y Axis Title
2.00E+009 1.50E+009
(Ahv)1/2*1000000000
1.00E+009
5.00E+008
F
0.030
0.025
0.020 0.015
(Ahv)1/2/100
0.010
0.005
2.90
0.000
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
X Axis Title
F
300
250
200
(Ahv)1/2*100
150
100
50
2.90
0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
X Axis Title
由UV-vis 光谱求样品的Eg
一 半导体禁带求导公式
h C(hv Eg )2 h C(hv Eg )1/ 2
通常(ahv) ½是有单位的，(eV)1/2.cm-1/2
或(eV)1/2.cm-1/2。
由上述公式可知，（ahv）1/2 和(ahv) 2 只与hv成线性关系，能用于估算Eg。
Y Axis Title
G
700
600
500
(Ahv/0.00002)1/2
400
300
200
100
2.90
0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
X Axis Title
同一组数据在不同的处理 方法下得到的Eg.以下也 是这一组数据的处理
Y Axis Title
Y Axis Title
Y Axis Title
Y Axis Title
F
0.00030
0.00025
0.00020 0.00015
(Ahv)1/2/10000
0.00010
0.00005
2.90
0.00000
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
X Axis Title
F
30000
25000
20000 15000
由朗伯-比尔定律知，A=abc，a是吸光系 数，b是比色皿或者薄膜样品厚度，c是浓 度。b，c是固定值，a=A/bc=A/K。禁带公 式可写成如下形式：
Ah
K
1/ 2
hvLeabharlann Eg Ah
K
2
hv
Eg
K值的大小对Eg没有影响，以hv为横坐标， 以 ( Ah )1/2 或 ( Ah )2 为纵坐标，作图，再做切 线，即可得到Eg。hv用1024/波长代替。前 者为直接半导体禁带宽度值，后者为间接半 导体禁带宽度值。A (Absorbance) 即为紫外 可见漫反射中的吸光度。
Kubelka-Munk公式
A = - lg (R)
（1）
F(r) = (1-R)2/2R = a / s
（2）
R为反射率, a吸收系数，s反射系数
求禁带宽度：利用第一个公式求每个吸光
度对应的R，用E＝1240/波长，做横坐标， 利用第二个公式求F（R），再用F(R)*E1/2 做 纵坐标，做图，再做切线，即得带隙图谱
2.91
0.00E+000
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
X Axis Title
由上图可见，密度，厚度等因素影响K的大 小，但并不影响所求的Eg.