如何用反射谱计算禁带宽度方程式子表示

如何用反射谱计算禁带宽度方程式子表示,第1张

方法2:利用 2 对 hν 做图,利用直线部分外推至横坐标交点,即为禁带宽度值。也可利用0.5 对hν 做图,利用直线部分外推至横坐标交点,即为禁带宽度值。前者为间接半导体禁带宽度值,后者为直接半导体禁带宽度值。F(R∞) 即为Kubelka-Munk 函数,简写为K-M 函数, F(R ∞) = (1- R ∞)2 / 2R∞R 即为相对漫反射率,简称漫反射率R‘∞ 即为绝对漫反射率,常用参比样品为BaSO4,其绝对漫反射率R‘∞约等于1。

直接带隙半导体材料就是导带最小值(导带底)和满带最大值在k空间中同一位置。电子要跃迁到导带上产生导电的电子和空穴(形成半满能带)只需要吸收能量。间接带隙半导体材料导带最小值(导带底)和满带最大值在k空间中不同位置。形成半满能带不只需要吸收能量,还要改变动量。间接带隙半导体材料导带最小值(导带底)和满带最大值在k空间中不同位置。电子在k状态时的动量是(h/2pi)k,k不同,动量就不同,从一个状态到另一个必须改变动量。

入射面内偏振的单色平面光波在密-疏媒质的界面上全反射时,光疏媒质中所形成的迅衰场(见衰减波)能量可以被耦合到金属或半导体的表面上而使表面等离激元(SP)或表面极化激元共振激发。全反射的光强因而会发生剧邃衰减的现象。

利用光学中的迅衰场与SP相耦合衰减全反射方法是在1968年由A.奥托提出。奥托利用棱镜的全反射以产生迅衰场,并且由于迅衰场具有沿棱镜法线方向指数衰减的性质,所以被研究的表面必须与棱镜的全反射面相贴近到小于微米的空隙时才有可能使迅衰场的能量耦合到表面上。这种安排被称为奥托装置(图1)。1971年E.克雷奇曼把厚度约为500┱的金属薄膜,直接蒸镀到棱镜的全反射面上,也同样获得了在金属-真空(或其他媒质)界面上对SP的耦合,这种安排被称为克雷奇曼装置(图2)

由于SP的激励是沿界面传递的,入射光的波矢沿界面的分量与SP的波矢相匹配时才能满足共振激发的条件,这时候入射光的能量可以通过迅衰场而耦合到SP使之激励,而反射率应为100%的全反射光强因而受到了严重的衰减。匹配可以通过改变入射角或改变入射光的波长来实现。反射率随入射角或波长改变的曲线称为衰减全反射谱(ATR谱,图3)。SP的激发反映在ATR谱中为一具有洛伦兹线型的共振吸收峰(见光的吸收),峰的位置、半宽度及峰值与承受SP激发的媒质的介电常数及膜层或空气隙的厚度有密切的关系。由于SP只局限在界面的附近,所以ATR谱只反映出界面的特性而与媒质的体内因素无关。若是界面的状态发生了变化,例如形成了过渡层,界面增加了粗糙度以及吸附了其他分子等等都会引起ATR谱中的共振峰的位置、宽度及峰值的改变。


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