光电功能材料

1 什么是能带？画出P型半导体能带的简单示意图。

答：

能带：量子力学计算表明，晶体中若有N个原子，由于个原子间的相互作用，对应于原来孤立原子的每一个能级，在晶体中变成了N条靠的很近能级，成为能带。

P型半导体能带示意图

2 如何理解费米能级，实际中如何测量材料的费米能级？

答：

费米能级：费米能级是绝对零度下电子的最高能级。虽然严格来说，费米能级是指费米子（电子、质子、中子（自旋为半整数的粒子））系统在趋于绝对零度时的化学位；但是在半导体物理和电子学领域中，费米能级则经常被当做电子或空穴化学势的代名词。费米能级在半导体物理中是个很重要的物理参数，只要知道了它的数值，在一定温度下，电子在各量子态上的统计分布就完全确定了。它和温度，半导体材料的导电类型，杂质的含量以及能量零点的选取有关。将半导体中大量电子的集体看成一个热力学系统，可以证明处于热平衡状态下的电子系统有统一的费米能级。

如何测量材料的费米能级？

测量方法：紫外光电子谱，X射线光电子谱，电化学，光电压，Kelvin

3 什么是功函，如何测量材料的功函？

答：

功函：电子要脱离原子必须从费米能级跃迁到真空静止电子(自由电子)能级,这一跃迁所需要的能量叫功函。这个定义和电子的逸出功一样, 只是从不同的角度讲的而已。

两类功函数测量的试验方法：绝对测量和相对测量。

通常将空态时呈中性而电子占据后带负电的表面态称为受主型表面态 A 图答案

二 什么是非平衡载流子，如何测量非平衡载流子的寿命？一半导体材料非平衡载流子的寿命为10ms ，光照时产生非平衡载流子，试求光照突然停止20ms 后，非平衡载流子的浓度将衰减到原来的百分之几？

答：

非平衡载流子：用光的或电的方法对半导体施加外界作用,破坏了热平衡条件,使半导体处于与热平衡状态相偏离的状态,则称为非平衡状态。处于非平衡状态的半导体,其载流子比平衡状态时多出来的那一部分载流子称为非平衡载流子 非平衡载流子寿命的测量：

四、图示 说明以TiO2为光催化剂的光电化学分解水过程（对电极为铂电极）

五、太阳电池材料的选择原则(20分)根据实验数据计算光电池的特性参数 答： 选择原则：1 高的吸光系数；2 与太阳光谱的高 ；3 高载流子迁移效率；

4 较低的界面活性；

5 较高的耐光腐蚀能力

太阳电池的性能参数由开路电压、短路电流、最大输出功率、填充因子、转换效率等组成。这些参数是衡量太阳能电池性能好坏的标志

六、结合Franck-condon 原理画出并文字说明雅布伦斯基(Jablonski)图中的各个光物理过程。结合各个光物理过程，谈谈与之相对应的光谱技术以及可能的光化学过程。 (20分) 图5.4 半导体表面与体内交换电子引起的能带弯曲情况