光聲光譜技術在半導體納米材料光學特性檢測中的研究.pdf

1、納米材料由于其獨特的表面效應、體積效應、量子尺寸效應和宏觀隧道效應等，而呈現(xiàn)出許多奇異的物理、化學性質，已在冶金、化工、輕工、電子、國防、核技術、航空航天、生命科學、醫(yī)學等研究領域呈現(xiàn)出極其重要的應用價值。而半導體是導熱、導電性能介于導體和絕緣體之間的材料，主要特征是存在能帶間隙，帶隙結構特征決定著半導體的電學，光學和磁學等性質。半導體材料受到人們的更多關注。由于半導體納米粉末材料通常是強散射、非透明物質，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)，會遇到難以克服的障礙。
　　 光聲光譜是通過測量物質吸收光后所產(chǎn)生的光聲信號，進而反映出樣品的物理特性或化學特性等特征信息。由于光聲信號與散射光無關，因此特別適用于顆粒、粉末、污跡和混濁液體等強散射物質的光譜檢測與分析，在材料科學、生物醫(yī)學等領域具有廣泛的應用。用光聲光譜技術測量納米晶粉的光學特性，具有靈敏度高、普適性強和非破壞性測量等優(yōu)點，為半導體納米材料的光學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)展應用現(xiàn)狀和半導體納米材料光學特性檢測常用的譜學分析方法。
　　 2.結合固體光聲光譜與半導體能帶隙理論分析，得出光聲光譜技術檢測半導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體樣品的形狀、大小和結晶情況。
　　 4.調(diào)試光聲光譜實驗系統(tǒng)，測出二氧化鈦，氧化鋅和氧化鉛的光聲光譜圖，并結合結構表征結果，得到以下實驗結論：

4、　　 （1）相同種類和相同顆粒形狀的半導體納米晶粉的粒徑越小，光學吸收系數(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體。
　　 （6）區(qū)別同一材料（TiO2材料）的不同晶相。