带隙宽度怎么计算

下面以光谱测试法为例介绍半导体材料光学带隙的计算方法:

对于半导体材料，其光学带隙和吸收系数之间的关系式为[]:

ah v -B0HEg)u ( 1) .

其中a为摩尔吸收系数, h为普朗克常数，v为入射光子频率，B为比例常数，Eg

为半导体材料的光学带隙，m 的值与半导体材料以及跃迁类型相关:

推导1:根据朗伯比尔定律可知:

A=ab c?(2)

其中A为样品吸光度，b 为样品厚度，c为浓度，其中be为一常数，若

B1=(B/be)1/m，则公式(1)可为:

(Ahv1)m=B1(hv-Eg) (3)

根据公式(3)，若以hv值为x轴，以(Ah v )1/m值为y轴作图，当y=0时，反向延

伸曲线切线与x轴相交，即可得半导体材料的光学带隙值Eg。

禁带宽度是半导体的一个重要特征参量，其大小主要决定于半导体的能带结构，即与晶体结构和原子的结合性质等有关。禁带 宽度的大小实际上是反映了价电子被

束缚强弱程度的一个物理量，也就是产生本征激发所需要的最小能量。

禁带宽度可以通过电导率法和光谱测试法测得,为了区别用电导率法测得禁带宽度值，用光谱测试法测得的禁带宽度值又叫作光学带隙。

半导体掺杂之后会引入杂志能级，以目前主流的半导体Si进行掺杂为例：Si为4族元素，掺杂3族元素B，B元素电离后作为受主能级存在在半导体之中，形成P型半导体。此时Si元素为杂志提供了电子，则半导体中载流子为空穴。Si为4族元素，掺杂5族元素P，P元素电离后作为施主能级存在在半导体之中，形成N型半导体。此时Si元素为杂志提供了空穴，则半导体中载流子为电子。 掺杂后引入杂质能级（轻掺杂）：P半导体的受主能级会在Ei 下方，即接近价带顶。N半导体的施主能级会在Ei上方，即接近导带底。Ei为能带中线。一般来说，掺杂过后Eg（带隙）不会发生较大改变。Eg = Ec-Ev，Ec为导带底、Ev为价带顶。如果可以看态密度图的话，可以将态密度图与能带图相对应，找出能级贡献量较大的离子，如果该能级为Si提供，则可以判断为原能级，如果能级为P、B提供则为引入的杂志能级。 希望能帮到你，谢谢

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