能带间隙Eg的计算方法

第五章固体材料的能带结构和光响应性能
5.1半导体能带宽度的测定及其与粒子尺度的关系
54.1半导体能带宽度Eg值的测量*
半导体的光化学吸收性能直接与其禁带宽度Eg值有关。

对于单一的半导体，其禁带宽度Eg —般为固定值，只有当材料的晶粒尺寸小到纳米级时，Eg值才会增加，即出现最子尺度效应。

而对于负载或复合型的半导体，其Eg值既受到载体分散对半导体晶粒尺度减小的影响，又受到由于半导体复合引起的能量变化的影响，进而直接改变整个材料的紫外光响应性能。

因此对材料的Eg值进行测量，研究材料Eg值的变化，对于测定光催化的紫外光响应性能具有重要的意义。

目前，常用的方法是采用紫外可见漫反射光谱仪及Kubella-munk函数卩（心）对材料的Eg值进行估算I®。

K・M函数可表示为：
Fg = Q-RH2Rg = KIS（5-1）
其中&为测得的反射率，
心=Rurnphf（卜2）
K为吸收系数，S为散射系数。

假定散射系数对于所测样品均匀一致的前提下，心可以得到均衡吸收。

将函数尸（心）的吸收曲线的切线外延至吸收等于零，则可确定相应半导体的吸光阀值Eg.在实验的测定中，由于紫外一可见漫反射光谱仪能直接输出的曲线图F（心）~2,故可直接将其转化为相应的曲线（F（&>h-2〜，并做吸收带边的切线与X轴的交点来确定其Eg值。

其中hv 为入射光子的能蚤，可表示为：
h% 犷1240/心）（5-3）以Ti6的能带宽度Eg值的测量为例。

MU(Mir)
图54 TiO 2的Fg ~久曲线图
Fig.5-1 theF （RJ~2 figure ofTiO 2
将上述测得的曲线图尸仗）"直接转化为相应的曲线（m ）hp ）2〜2, 并做吸收带边的切线与X 轴的交点来确定其Eg 值。

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Q ------------- ------------------------------------------------------- —
图&2TiO 2的F （X ）~九曲线图
Fig.5-2 theFgJ 〜兄 figure of TiO 2
即测得TiCh 的Eg 值为3.21eV,同理，测得TiO 2/SiCh 的Eg 值为
3.68 eV.。