分光光度计王刘杨.DOC

分光光度计(王刘杨) 薄膜厚度 在适当的膜厚情况下，透过率成波动的变化，选取两个相邻的透射率波峰位置，对应的波长为，。由薄膜干涉，透射率出现峰值得 ， 对应波长的折射率，相邻的两个波峰，所以有整理得： 为膜厚。（怎样的膜厚会出现上述情况？） 当我们选定后，变换一下关系得，越厚出现波动的波长间隔就越小。 薄膜的带隙 薄膜的吸收系数α，透光率T，膜的厚度三者之间存在这样的关系： （也有写成， I0 为入射光强，I为透射光强度） 吸收系数α与禁带宽度 之间又有如下关系： 对于直接带隙半导体n= 为光子能量，C为一个与折射率、直接跃迁的振子强度等有关的常数。 将上式适当的变换形式： 我们作出（为纵坐标）和（为横坐标）之间的关系，取其线性规律的一段，并延长与横坐标的交点，便可以得到其禁带宽度。 具体实例： 图4是不同衬底温度下制备的In2S3薄膜在波长为300~900 nm范围内的透过率曲线。由图可知,制备的In2S3薄膜在均在可见光区具有很强的透光性。在衬底温度为200条件下制备的薄膜的透光率最高只能达到60%,因为此时温度较低薄膜的结晶性比较差。随着温度的升高透光率有所上升,在300时达到最高的90%,但是随着温度的进一步升高,透光率有略有下降,这可能是由于此时薄膜表面出现了大量棱角状颗粒、结晶性变差的缘故。 图5是In2S3薄膜的(Ahv)2~hv关系曲线。从图中可以得知,当衬底温度从200e增加到300e时,薄膜的禁带宽度从2. 25 eV增加到2. 43 eV,这是因为温度的升高使得薄膜中缺陷密度和晶界杂乱程度有所减小,而且薄膜中的不饱和键和缺陷会在带隙中产生(量子)定域态,生长温度的升高可以使不饱和键变饱和,定域态密度减小,导致Eg变大。但当温度升高到350,此时熔点较低的In有所挥发,薄膜偏离了正常的化学计量比,禁带宽度下降为2. 4 eV。因此不同的生长温度会导致晶化率不同,从而使薄膜的禁带宽度发生变化。 图 6 是采用紫外 － 可见分光光度计测得的在不同条件下生长出来的 SnO2薄膜样品在200 ～800 nm 波长范围内的透射光谱． 从图 6 可以看出，随着膜厚的增加，薄膜的透光率逐渐下降，且从各透光曲线还可以看出，不同厚度的薄膜在200 ～ 300 nm 之间出现失透现象． 这主要是由于紫外光受到价带电子向导带跃迁时的本征吸收所致，同时玻璃纤维基底对紫外有截至作用． 具有相近色心浓度的不同厚度薄膜透射率的衰减基本符合消光定律． 随着薄膜厚度的增加，薄膜的晶粒也随着长大，粗大的晶粒使薄膜表面粗糙度增加，光散射增大; 同时较致密的薄膜对可见光的吸收系数也相应增加，所以薄膜的透光率也随着降低． 另外，随着薄膜厚度的增加，薄膜中缺陷、晶界等成分不均匀处也大大增加，从而造成光的散射，使得散射因子和吸收系数同时增加，导致薄膜的透光率下降． 再者，当薄膜的厚度达到一定值时，薄膜表面由于热应力的作用容易产生微裂纹，同时由于基底和薄膜 的热膨胀系数不同，在薄膜和基底的交界处及薄膜内部会产生各种缺陷，这些因素都可能增加薄膜的散射因子，从而降低薄膜的透射率．