半导体材料能带测试及计算(4 页)Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。半导体材料能带测试及计算对于半导体，是指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料，其具有一定的带隙(Eg)。通常对半导体材料而言，采纳合适的光激发能够激发价带(VB)的电子激发到导带(CB)，产生电子与空穴对。图 1. 半导体的带隙结构示意图。在讨论中，结构决定性能，对半导体的能带结构测试十分关键。通过对半导体的结构进行表征，可以通过其电子能带结构对其光电性能进行解析。对于半导体的能带结构进行测试及分析，通常应用的方法有以下几种(如图 2)：1. 紫外可见漫反射测试及计算带隙 Eg；2. VB XPS 测得价带位置(Ev)；3. SRPES 测得 Ef、Ev以及缺陷态位置；4. 通过测试 Mott-Schottky 曲线得到平带电势；5. 通过电负性计算得到能带位置.图 2. 半导体的带隙结构常见测试方式。1. 紫外可见漫反射测试及计算带隙紫外可见漫反射测试2. 制样：背景测试制样：往图 3 左图所示的样品槽中加入适量的 BaSO4粉末（由于BaSO4粉末几乎对光没有吸收，可做背景测试），然后用盖玻片将 BaSO4粉末压实，使得 BaSO4粉末填充整个样品槽，并压成一个平面，不能有凸出和凹陷，否者会影响测试结果。样品测试制样：若样品较多足以填充样品槽，可以直接将样品填充样品槽并用盖玻片压平；若样品测试不够填充样品槽，可与 BaSO4粉末混合，制成一系列等质量分数的样品，填充样品槽并用盖玻片压平。图 3. 紫外可见漫反射测试中的制样过程图。1. 测试：用积分球进行测试紫外可见漫反射（UV-Vis DRS），采纳背景测试样（BaSO4粉末）测试背景基线（选择 R%模式），以其为 background 测试基线，然后将样品放入到样品卡槽中进行测试，得到紫外可见漫反射光谱。测试完一个样品后，重新制样，继续进行测试。 测试数据处理数据的处理主要有两种方法：截线法和 Tauc plot 法。截线法的基本原理是 认 为 半 导 体 的 带 边 波 长 （ λg ） 决 定 于 禁 带 宽 度 Eg 。 两 者 之 间 存 在Eg(eV)=hc/λg=1240/λg(nm)的数量关系，可以通过求取 λg来得到 Eg。由于目前很少用到这种方法，故不做详细介绍，以下主要来介绍 Tauc plot 法。具体操作：1、一般通过 UV-Vis DRS 测试可以得到样品在不同波长下的吸收，如图 4 所示;图 4. 紫外可见漫反射图。2. 根据(αhv)1/n = A(hv – Eg)，其中 ...
