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紫外-可見(jiàn)漫反射光譜原理

返回列表 瀏覽量:1203 發(fā)布日期:2020-12-09 16:21:04【

物質(zhì)受光照射時(shí),通常發(fā)生兩種不同的反射現象,即鏡面發(fā)射和漫反射。對于粒徑較小的納米粉體,主要發(fā)生的是漫反射。漫反射滿(mǎn)足Kubelka-Munk方程式:

式中K為吸收系數,與吸收光譜中的吸收系數的意義相同;S為散射系數; R為無(wú)限厚樣品的反射系數R的極限值。

事實(shí)上,反射系數R通常采用與已知的高反射系數(R≈1)標準物質(zhì)(如,BaSO4MgO)比較來(lái)測量。如果同一系列樣品的散射系數S基本相同,則F(R)與吸收系數成正比;因而可用F(R)作為縱坐標,表示該化合物的吸收帶。又因為F(R)是利用積分球的方法測量樣品的反射系數得到的,所以F(R)又稱(chēng)為漫反射吸收系數。

利用紫外-可見(jiàn)漫反射光譜法(UV-vis DRS)可以方便的獲得粉末或薄膜半導體材料的能帶間隙。紫外可見(jiàn)光譜的積分球附件原理如12-1所示,積分球是一個(gè)中空的完整球殼,其內壁涂白色BaSO4漫反射層,且球內壁各點(diǎn)漫射均勻。入射光照射在樣品表面,反射光反射到積分球壁上,光線(xiàn)經(jīng)積分球內壁反射至積分球中心的檢測器,可以獲得反射后的光強,從而可以計算獲得樣品在不同波長(cháng)的吸收。


根據材料的紫外可見(jiàn)漫反射光譜可以計算獲得半導體材料的吸收帶邊或禁帶寬度。具體求法是先對紫外可見(jiàn)漫反射光譜圖求導,找到一階導數最低點(diǎn),通過(guò)這個(gè)點(diǎn)作切線(xiàn),切線(xiàn)與吸光度為零時(shí)所對應的橫軸交點(diǎn)的波長(cháng)即為材料的吸收帶邊,同時(shí)也就得到了半導體的禁帶寬度。也可以根據吸收譜中的吸收系數,作出以光子能量為橫軸,(αhν2為縱軸的曲線(xiàn),如12-2所示。然后擬合光吸收邊所得直線(xiàn)在橫軸上的截距即為帶隙能量Eg。其中hν=h·c/λh=6.626×10-34  J·s為普朗克常數,c=3×108 m/s為光速,λ為相對應的波長(cháng),最后把能量轉化為電子伏特為單位()。


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