Определение ширины запрещенной зоны полупроводника: спектр флуоресценции ФЛ

Определение ширины запрещенной зоны полупроводника (запрещённой зоны) имеет решающее значение для понимания и оптимизации электронных свойств полупроводниковых материалов. Флуоресценция является широко используемым методом измерения ширины запрещенной зоны полупроводников.

1. Принцип

Метод флуоресценции, также известный как фотолюминесцентная спектроскопия, основан на том явлении, что после того, как полупроводниковый материал поглощает фотоны, электроны переходят из валентной зоны в зону проводимости, а затем выделяют фотоны при возвращении в валентную зону. Ширина запрещенной зоны равна расстоянию; между нижней частью направляющей зоны и валентной зоной. Разница энергий между вершинами зон. Эта разница в энергии определяет фотоэлектрические свойства материала. Измеряя длину волны излучаемого света, можно определить ширину запрещенной зоны полупроводника. рассчитано.

2. Этапы подачи заявки

1. Подготовка образцов. Во-первых, необходимо подготовить высококачественные образцы полупроводников, чтобы гарантировать, что поверхность гладкая и не содержит загрязнений для точного измерения.

2. Источник возбуждающего света. Для возбуждения образца используйте соответствующий источник возбуждающего света, например лазер или ртутную лампу. Длина волны источника света должна быть меньше ширины запрещенной зоны полупроводникового материала, чтобы обеспечить возможность возбуждения электронов; в зону проводимости.

3. Сбор спектра фотолюминесценции: при освещении источником возбуждающего света образец излучает флуоресценцию. Используйте спектрометр для определения зависимости между интенсивностью и длиной волны излучаемого света;

4. Обработка данных. Анализируя спектральные данные, можно определить положение пика флуоресценции, то есть длину волны излучаемого света, а затем рассчитать ширину запрещенной зоны по следующей формуле:

\( E_g = \frac{hc}{\lambda} \)

Среди них \( E_g \) — ширина запрещенной зоны, \( h \) — постоянная Планка, \( c \) — скорость света и \( \lambda \) — длина волны излучаемого света.

3. Преимущества

1. Неразрушающий метод: метод флуоресценции не вызывает физического повреждения образца и может быть измерен повторно.

2. Высокая чувствительность: способен обнаруживать слабые сигналы люминесценции, подходит для определения образцов с низкой концентрацией.

3. Быстро и легко: простое управление и высокая скорость обработки данных.

4. Примеры применения

GaAs — важный полупроводниковый материал, который широко используется в оптоэлектронике и высокоскоростных электронных устройствах; измерение ширины запрещенной зоны GaAs методом флуоресценции может оптимизировать его применение в этих областях.

1. Подготовка образца: разрежьте образец GaAs на нужный размер и выполните полировку поверхности.

2. Источник возбуждающего света: используйте лазер с длиной волны 532 нм в качестве источника возбуждающего света.

3. Сбор спектра: при лазерном облучении используйте спектрометр для записи спектра излучения образца GaAs.

4. Обработка данных: Найдите положение пика флуоресценции по спектру и рассчитайте ширину запрещенной зоны GaAs, которая составит примерно 1,42 э В.

5. На что следует обратить внимание

1. Влияние температуры. В процессе измерения изменения температуры будут влиять на силу света и длину волны, поэтому необходимо контролировать экспериментальную температуру.

2. Калибровка приборов. Обеспечьте точную калибровку приборов, таких как спектрометры, чтобы уменьшить ошибки измерений.

тест на науку для собак