禁带宽度的测量实验报告

禁带宽度的测定 一、实验目的 1、学习紫外分光光度计的工作原理和使用方法 2、学习用紫外分光光度计测量薄膜样品的透射光谱 3、能根据吸收光谱推算出材料的光学禁带 二、实验内容 1、用紫外分光光度计测量不同厚度的 ZnO 和2TiO 薄膜的透射光谱 2、用不同的拟合关系计算出 ZnO 和2TiO 样品的光学禁带宽度，并与理论值比较，定它们的跃迁类型 3、2TiO 样品在可见光范围内的透射率为什么会出现极大极小的变化，根据这一变化推算出薄膜的厚度 三、实验原理 1、禁带宽度的涵义 (1)、禁带宽度表示晶体中公有化电子所不能具有的能量范围 (2)、禁带支付表示价键束缚的强弱 2、允许的带间直接跃迁 在跃迁过程中波矢改变量0k ，这种跃迁为允许带间直接跃迁。这种跃迁满足 ggE 如果假定仅讨论导带底以上价带顶以下较小的能量范围内光吸 1 / 12 收过程，对于导带与价带都是抛物线的并且非简并的情况有 14122 10gEcm 吸收系数与能量的关系服从1/2 次方律。 3、禁戒的带间直接跃迁 在一些情况中，0k  的跃迁被选择定则1L   禁止，而0k  的跃迁允许，这种跃迁为禁戒的直接跃迁。虽然在0k  徙的跃迁几率为 0，但是0k  处仍存在一定的的跃迁几率，且跃迁几率正比于2k ，此时的吸收系数为 411.3 10gEcm 由上式可知吸收系数主要由 3/2 次方律决定 4、导带底和价带顶位于波矢空间不同位置的带间直接跃迁和间接跃迁 这种情况是指导带底的最低能量状态和价带的最高能量状态不在 k 空间同一位置而发生直接跃迁。 (1)、当gpEE 时，只能伴随着声子的吸收过程，吸收系数为 2exp1gppBcEEEk T  (2)、对于gpEE 时，既可伴随着声子的发射，也可伴随着声子的吸收。其中伴随一个声子发射的吸收光谱为 21 expgpepBcEEEk T 以上两式表明间接跃迁系数与入射光子的能量有二次方关系。 2 / 12 5、透射率、吸光度与吸收系数之间的关系 吸光度A 与透射率T 的关系为 1lgAT 光吸收规律 0 ex pIIx  为吸收系数，x为光的传播距离，根据朗伯—比尔定律，A 正比于 。 四、实验装置 双光束此外—可见光光度计，ZnO 和2TiO 薄膜样品 五、实验方法 1、打开分光光度计运行软件，将光谱扫描范围设为190-700nm，扫描步长为1nm，...