如何用紫外可見光光譜法計算氧化鋅奈米粒子的能隙?

發佈:2015-05-15, 週五

氧化鋅 (ZnO) 與常見的半導體觸媒材料,與二氧化鈦 (TiO2) ,同樣具有無毒性、低成本、取得容易的優點。在探討材料特性對於光催化效率的影響,可以經過能階的量測,預測光觸媒材料光催化效果,在太陽能電池產業,常見相關的研究。

為了計算能隙,必須找出薄膜厚度與吸收係數。利用紫外/可見光譜儀,得到穿透與反射的光譜資料。最後根據這些畫出Tauc 圖 (Tauc Plot),並藉以計算能隙的精準值。

樣品前處理

首先,使用溶膠-凝膠法,以浸塗和旋塗技術,獲得氧化鋅 (ZnO) 薄膜。利用這個方法,將醋酸鋅二水合物、乙醇胺、異丙醇、純水,等原料,在室溫下,提取 ZnO 置於玻璃基板上。接著將薄膜在225°C的溫度下,預熱15分鐘。

紫外/可見光譜儀

執行薄膜的量測時,可以利用具備 190nm - 850nm 波長範圍的紫外/可見光分光光度計。以浸塗法處理的樣品,有不錯的穿透率。在可見光波長範圍,大約是 92%。若是使用螢光光譜儀的光譜上,在波長380nm 及 430nm 處,可以觀測到兩個寬帶。

能隙計算

最後,直接與間接的容許躍遷能隙,可以在 Tauc Plot上計算出來,分別為 3.2eV 與 3.0eV。

直接容許躍遷能隙

直接容許躍遷能隙

間接容許躍遷能隙

間接容許躍遷能隙

 

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