紫外可见分光光度计和积分球附件在半导体材料性能 研究中的应用

背景
二氧化钛（ TiO
2） 因为其卓越的光催化效果、 化学稳
定性、 无毒无害、 价格低廉等优势成为材料科学领域
的研究热点。 目前TiO
2可应用于太阳能存储与利用、
污水处理、 空气净化等领域， 被认为是具有发展前
景的半导体材料。 但是由于TiO
2比较宽的禁带宽度
[Eg=(3.0-3.2)eV]， 只有少量太阳光中的紫外光（ 3%-
5%） 能够使二氧化钛激发， 这限制了半导体材料TiO
2
的实际应用。 为了能够增加其对可见光的相应， 人们
不断通过金属与非金属掺杂对TiO
2进行了改性研究，
降低其带隙能级， 实现了可见光激发。
赛默飞Evolution220紫外可见分光光度计搭配ISA-220
积分球附件和Insight操作软件， 根据扫描改性后的二
氧化钛粉末样品得到的反射光谱， 通过在Insight软件
中进行导数处理和峰识别， 可快速计算材料的禁带宽
度， 便于科学研究的进行。
方法
采用积分球附件收集改性后的二氧化钛粉末材料的反
射光谱， 利用Insight软件自带的导数分析和峰识别功
能， 求出最大波长λ max， 带入下列公式即可计算出
禁带宽度值Eg。
Eg=hc/λ max
其中h=4.13567 x10-15 eV•s , c=3x1017 nm/s
利用Insight数据处理功能对谱图求导， 得到导数谱
图。
使用Insight软件自带的峰选取功能求出最大吸收波
长。
将识别出的最大吸收波长502.9nm代入公式Eg=hc/λ max中
进行计算， 其中h=4.13567 x10-15 eV•s , c=3x1017 nm/s, 得
出Eg=2.47 eV。 Eg变小， 吸收边缘向长波方向移动， 光学带
宽发生红移。
结论：
使用Thermo Scientific Evolution220紫外可见分光光度计搭配
ISA-220积分球附件和Insight操作软件， 可用于半导体材料性
能研究， 快速测试样品的禁带宽度。