紫外可見(jiàn)漫反射光譜UV-Vis計(jì)算帶隙/禁帶寬度的方法

對(duì)于做半導(dǎo)體材料和光催化的同學(xué)來(lái)說(shuō)，帶隙是重要的參數(shù)，一般用紫外漫反射光譜來(lái)計(jì)算。今天鑠思百檢測(cè)小編，帶來(lái)兩種方法：切線法和Tauc plot法。

切線法

基本原理是存在Eg =1240/λg 的數(shù)量關(guān)系，其中λg單位為nm，Eg單位為eV，認(rèn)為半導(dǎo)體的帶邊波長(zhǎng)（λg）決定于禁帶寬度Eg。因此，可以通過(guò)求取λg來(lái)得到Eg。

具體操作：

1.一般通過(guò)UV-Vis DRS測(cè)試可以得到樣品在不同波長(zhǎng)下的吸收，打開(kāi)數(shù)據(jù)導(dǎo)入origin，生成散點(diǎn)圖；

2.在Origin中，通過(guò)微分的方法找極值點(diǎn)：分析Analysis - 數(shù)學(xué)Mathematics - 微分Differentiate對(duì)紫外吸收光譜圖求一次微分，并找到極值點(diǎn)，記錄下來(lái)；

3.在紫外吸收光譜圖中，過(guò)極值點(diǎn)作切線，根據(jù)切線方程即可求出λg。也可以讀取該切線與x軸的交點(diǎn)即為吸收波長(zhǎng)的閾值（λg）；

4.利用公式Eg=1240/λg求取半導(dǎo)體的禁帶寬度，其中λg單位為nm，Eg單位為eV。
這種方法是一種簡(jiǎn)易的求取半導(dǎo)體禁帶寬度的方法，可以快速得出禁帶寬度，有少部分人用但文獻(xiàn)中比較少見(jiàn)，用于粗略的計(jì)算，簡(jiǎn)單來(lái)考量半導(dǎo)體的禁帶寬度。如果想得出比較準(zhǔn)確的值，盡量選擇下面的Tauc plot法，且在論文中用的也更多些。

Tauc plot法

這種方法之所以能夠得到半導(dǎo)體的禁帶寬度，主要是基于Tauc、Davis、Mott等人提出的公式，俗稱Tauc plot，

計(jì)算公式如下：

（ αhv）1/m=B(hν-Eg)直接帶隙：m=1/2間接帶隙：m=2

α為吸收系數(shù)，B為常數(shù)，hv為光子能量，h 為普朗克常數(shù)=4.1356676969×10-15 eV·s，ν 為入射光子頻率，Eg表示半導(dǎo)體禁帶寬度（帶隙）

具體操作：

1. 打開(kāi)紫外漫反射光譜數(shù)據(jù)，按照公式分別求(αhv)1/m和 hv ，其中hv=hc/λ，c為光速，λ為光的波長(zhǎng)（通過(guò)漫反射光譜所測(cè)得的譜圖，橫坐標(biāo)是波長(zhǎng)，縱坐標(biāo)一般為吸光度值，如果是透射率，可以轉(zhuǎn)換為吸光度）；
2. 將 hv 和(αhv)1/m的值導(dǎo)入origin，分別為x軸和y軸，在origin中以(αhv)1/m對(duì) hv 作圖散點(diǎn)圖；

3. 在步驟2的曲線中可以看到，圖大概是先轉(zhuǎn)個(gè)彎，然后有一段近似線性。在圖上找到其中的直線段延長(zhǎng)到X軸，它與x軸的交點(diǎn)就是禁帶寬度。

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