紫外可见分光光度计和积分球附件在半导体材料性能研究中的应用

背景

二氧化钛（TiO₂）因为其的光催化效果、化学稳定性、无毒无害、价格低廉等优势成为材料科学领域的研究热点。目前TiO₂可应用于太阳能存储与利用、污水处理、空气净化等领域，被认为是具有发展前景的半导体材料。但是由于T iO₂比较宽的禁带宽度[Eg=(3.0-3.2)eV]，只有少量太阳光中的紫外光（3%-5%）能够使二氧化钛激发，这限制了半导体材料TiO₂的实际应用。为了能够增加其对可见光的相应，人们不断通过金属与非金属掺杂对TiO₂进行了改性研究，降低其带隙能级，实现了可见光激发。

赛默飞Evolution220紫外可见分光光度计搭配ISA-220

积分球附件和Insight操作软件，根据扫描改性后的二氧化钛粉末样品得到的反射光谱，通过在Insight软件中进行导数处理和峰识别，可快速计算材料的禁带宽度，便于科学研究的进行。

方法

采用积分球附件收集改性后的二氧化钛粉末材料的反射光谱，利用Insight软件自带的导数分析和峰识别功能，求出zui大波长λmax，带入下列公式即可计算出禁带宽度值Eg。Eg=hc/λmax其中h=4.13567 x10^-15 eV•s , c=3x10¹⁷ nm/s

结果

图1.改性后的二氧化钛粉末反射谱图利用Insight数据处理功能对谱图求导，得到导数谱图。图2.样品导数处理图示使用Insight软件自带的峰选取功能求出zui大吸收波长。

图1.改性后的二氧化钛粉末反射谱图利用Insight数据处理功能对谱图求导，得到导数谱图。图3.样品峰选取图示

将识别出的zui大吸收波长502.9nm代入公式Eg=hc/λmax中进行计算，其中h=4.13567 x10^-15 eV•s , c=3x10¹⁷ nm/s, 得出Eg=2.47 eV。Eg变小，吸收边缘向长波方向移动，光学带宽发生红移。

结论：

使用Thermo Scientific Evolution220紫外可见分光光度计搭配ISA-220积分球附件和Insight操作软件，可用于半导体材料性能研究，快速测试样品的禁带宽度。