实验讲义-半导体材料吸收光谱测试分析2015

半导体材料吸收光谱测试分析

一、实验目的

1.掌握半导体材料的能带结构与特点、半导体材料禁带宽度的测量原理与方法。

2.掌握紫外可见分光光度计的构造、使用方法和光吸收定律。

二、实验仪器及材料

紫外可见分光光度计及其消耗品如氘灯、钨灯，玻璃基ZnO薄膜。

三、实验原理

1.紫外可见分光光度计的构造、光吸收定律

(1)仪器构造：光源、单色器、吸收池、检测器、显示记录系统。

a．光源：钨灯或卤钨灯——可见光源，350~1000nm；氢灯或氘灯——紫外光源，200~360nm。

b．单色器：包括狭缝、准直镜、色散元件

色散元件：棱镜——对不同波长的光折射率不同分出光波长不等距；

光栅——衍射和干涉分出光波长等距。

c．吸收池：玻璃——能吸收UV光，仅适用于可见光区；石英——不能吸收紫外光，适用于紫外和可见光区。

要求：匹配性（对光的吸收和反射应一致）

d．检测器：将光信号转变为电信号的装置。如：光电池、光电管（红敏和蓝敏）、光电倍增管、二极管阵列检测器。

紫外可见分光光度计的工作流程如下：

0.575

光源单色器吸收池检测器显示双光束紫外可见分光光度计则为：

双光束紫外可见分光光度计的光路图如下：

(2)光吸收定律

单色光垂直入射到半导体表面时，进入到半导体内的光强遵照吸收定律：

x

x

e

I

I⋅-

=α

d

t

e

I

I⋅-

=α

0(1)

I0：入射光强；I x：透过厚度x的光强；I t：透过膜薄的光强；α：材料吸收系数，与材料、入射光波长等因素有关。

透射率T为：

d

e

I

I

T⋅-

=

=α

t

(2)

则

d

e

T d⋅

=

=⋅α

α

ln

)

/1

ln(

透射光I t