光聲光譜技術(shù)在半導(dǎo)體納米材料光學(xué)特性檢測中的研究.pdf

1、納米材料由于其獨(dú)特的表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀隧道效應(yīng)等，而呈現(xiàn)出許多奇異的物理、化學(xué)性質(zhì)，已在冶金、化工、輕工、電子、國防、核技術(shù)、航空航天、生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)等研究領(lǐng)域呈現(xiàn)出極其重要的應(yīng)用價(jià)值。而半導(dǎo)體是導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間的材料，主要特征是存在能帶間隙，帶隙結(jié)構(gòu)特征決定著半導(dǎo)體的電學(xué)，光學(xué)和磁學(xué)等性質(zhì)。半導(dǎo)體材料受到人們的更多關(guān)注。由于半導(dǎo)體納米粉末材料通常是強(qiáng)散射、非透明物質(zhì)，用傳統(tǒng)的吸收光譜法測量納米晶粉

2、的光譜吸收系數(shù)和帶隙等參數(shù)，會(huì)遇到難以克服的障礙。
　　 光聲光譜是通過測量物質(zhì)吸收光后所產(chǎn)生的光聲信號(hào)，進(jìn)而反映出樣品的物理特性或化學(xué)特性等特征信息。由于光聲信號(hào)與散射光無關(guān)，因此特別適用于顆粒、粉末、污跡和混濁液體等強(qiáng)散射物質(zhì)的光譜檢測與分析，在材料科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。用光聲光譜技術(shù)測量納米晶粉的光學(xué)特性，具有靈敏度高、普適性強(qiáng)和非破壞性測量等優(yōu)點(diǎn)，為半導(dǎo)體納米材料的光學(xué)特性研究提供了新的方法和思路。本文主要

3、完成了如下工作：
　　 1.綜述了光聲光譜理論、發(fā)展應(yīng)用現(xiàn)狀和半導(dǎo)體納米材料光學(xué)特性檢測常用的譜學(xué)分析方法。
　　 2.結(jié)合固體光聲光譜與半導(dǎo)體能帶隙理論分析，得出光聲光譜技術(shù)檢測半導(dǎo)體材料的能帶隙的理論根據(jù)。
　　 3.用透射電鏡和X射線衍射儀表征各半導(dǎo)體樣品的形狀、大小和結(jié)晶情況。
　　 4.調(diào)試光聲光譜實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，測出二氧化鈦，氧化鋅和氧化鉛的光聲光譜圖，并結(jié)合結(jié)構(gòu)表征結(jié)果，得到以下實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

4、　　 （1）相同種類和相同顆粒形狀的半導(dǎo)體納米晶粉的粒徑越小，光學(xué)吸收系數(shù)越大。
　　 （2）納米材料的粒徑越小，能帶隙越寬，吸收邊藍(lán)移且吸收帶寬化。
　　 （3）體材料的能帶隙不隨粒徑的大小而變化，保持為一個(gè)穩(wěn)定值。
　　 （4）摻鋁的氧化鋅比純氧化鋅的能帶隙要寬，且吸收系數(shù)要大。
　　 （5）鑒別出間接躍遷與直接躍遷半導(dǎo)體。
　　 （6）區(qū)別同一材料（TiO2材料）的不同晶相。