【中國儀器儀表網(wǎng) 專題推薦】半導體是指常溫下導電性能處于導體和絕緣體之間的材料，具有一定的帶隙。通過采用適宜的光激發(fā)半導體材料，能使其激發(fā)價帶的電子到導帶，產(chǎn)生電子與空穴對，而導帶低端與價帶頂端能量差距就是帶隙大小。通過對半導體能帶結構的測試，能對其光電性能進行解析。采用紫外可見漫反射光譜(UV-Vis DRS)測試是計算帶隙值的一種方法。

采用儀器儀表設備-天美紫外可見分光光度計 UV2600+積分球 IS2600 可以進行半導體材料禁帶寬度計算，能對半導體粉末材料進行漫反射測試，并反應材料的電子結構信息和光吸收性能等。

紫外可見漫反射測試及帶隙計算示例

以粉末樣品為例，采用天美 UV2600 紫外可見分光光度計和 IS2600 積分球測試，積分球粉末池有正反兩個凹槽的設計，分別能滿足常規(guī)樣品量和微量樣品的測試，而且粉末池凹槽上面有石英窗，避免了樣品粉末可能掉入儀器或積分球內導致出現(xiàn)污染的情況出現(xiàn)。

先用標準白板進行基線測試(R%模式)，然后對樣品進行漫反射測試，得到樣品的紫外可見漫反射光譜。

由漫反射定律也即Kubelka – Munk 函數(shù)可知：

F(R) = (1-R)2 / 2R = K / S

這里R, K, S 分別代表樣品的反射系數(shù)，吸收系數(shù)和散射系數(shù)

另外，基于Tauc, Davis 和Mott 等人提出的公式，俗稱 Tauc plot：

(hν*α)n = A(hν - Eg)

其中，h 為普朗克常數(shù);ν 為頻率;A 為常數(shù);α 為吸收指數(shù);Eg 為半導體禁帶寬度

這里的 n 對于間接帶隙型半導體 n=1/2;對于直接帶隙型半導體 n=2

F(R∞)正比于吸收系數(shù)α，在Tauc方程中可以用 F(R∞)代替 α，因此，上式可轉變?yōu)椋?/span>

[F(R)*hv]n = A(hv - Eg)

然后以 hv 為橫坐標，(F(R∞)*hv)n 為縱坐標畫圖，當(F(R∞)*hv)n = 0 時，對應的橫坐標 hv 即為Eg值的大小。如下圖某直接型半導體材料示例：

具體數(shù)據(jù)處理方法示例：

根據(jù) UV-Vis DRS 數(shù)據(jù)(橫坐標為波長，縱坐標為反射率)，見下面表格，那么：

橫坐標就轉換為D列數(shù)據(jù)：hv=1240/波長，單位為 eV

縱坐標就轉換為F列數(shù)據(jù)，F(xiàn)(R∞) = (1-R)2 / 2R，其中R為反射率數(shù)值，也即是表格中B列/100 得到

由表格數(shù)據(jù)可得到縱坐標和橫坐標的關系圖，根據(jù)直線外推法與橫坐標的交點即為 Eg值。