禁带宽度(Band gap)是指一个带隙宽度(单位是电子伏特(ev)),固体中电子的能量是不可以连续取值的,而是一些不连续的能带,要导电就要有自由电子或者空穴存在,自由电子存在的能带称为导带(能导电),自由空穴存在的能带称为价带(亦能导电)。被束缚的电子要成为自由电子或者空穴,就必须获得足够能量从价带跃迁到导带,这个能量的最小值就是禁带宽度。
示意图
一种是通过测试吸光度得到Eg,简称截线法;另一种是通过测试漫反射得到Eg,简称漫反射法。下面分别对两种方法展开介绍,并以吸光度法举例:
通过紫外可见分光光度计测试吸光度图谱,通过软件标配的数据处理功能,将得到的吸光度图谱求导得到找到极值点。利用截线法得到吸收波长阈值λg(nm),代入公式计算得到禁带宽度Eg
先用标准白板进行基线测试(R%模式),然后对样品进行漫反射测试,得到样品的漫反射光谱。
由漫反射定律Kubelka – Munk 函数可知:
R, K, S 分别代表样品的反射系数,吸收系数和散射系数
另外,基于 Tauc, Davis 和 Mott 等人提出的公式,俗称 Tauc plot:
F(R∞)正比于吸收系数 α,在 Tauc 方程中可以用 F(R∞)代替 α,因此,上式可转变为:
然后以 hv 为横坐标,(F(R∞)hv)n 为纵坐标画图,当(F(R∞)hv) n=0 时,对应的横坐标 hv 即为 Eg 值的大小。
例:使用UH4150的积分球检测系统对TiO2进行吸光度测试
通过日立的UV Solutions软件标配的数据处理功能,将得到的吸光度图谱横坐标转换成eV。再利用截线法估算得到TiO2的Eg=3.1,符合3.0~3.2范围,数值准确。
公司介绍:
日立科学仪器(北京)有限公司是世界500强日立集团旗下日立高新技术有限公司在北京设立的全资子公司。本公司秉承日立集团的使命、价值观和愿景,始终追寻“简化客户的高科技工艺”的企业理念,通过与客户的协同创新,积极为教育、科研、工业等领域的客户需求提供专业和优质的解决方案。
我们的主要产品包括:各类电子显微镜、原子力显微镜等表面科学仪器和前处理设备,以及各类色谱、光谱、电化学等分析仪器。为了更好地服务于中国广大的日立客户,公司目前在北京、上海、广州、西安、成都、武汉、沈阳等十几个主要城市设立有分公司、办事处或联络处等分支机构,直接为客户提供快速便捷的、专业优质的各类相关技术咨询、应用支持和售后技术服务,从而协助我们的客户实现其目标,共创美好未来。
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