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紫外光可見光光譜儀和積分球附件在半導體材料性能研究中的應用

2023/04/26

二氧化鈦介紹

二氧化鈦(TiO2)因為其卓越的光催化效果、化學穩定性。有著無毒無害、價格低廉等優勢成為材料科學領域的研究重點。目前TiO2可應用於太陽能儲存與利用、汙水處理、空氣淨化等領域,被認為是具有發展前景的半導體材料。但由於TiO2擁有比較寬的能隙(Energy Gap)範圍,約為3.0-3.2eV間,只有少量太陽光中的紫外光(3%-5%)能夠使二氧化鈦激發,這限制了半導體材料TiO2的實際應用。為了能夠增加其對可見光的反應,學者們不斷通過金屬與非金屬摻雜對TiO2進行了改質研究,降低其能隙數值,進而實現了可見光激發的作用。

圖1. 二氧化鈦白色粉末

紫外光可見光光譜儀及積分球附件

使用ThermoFisher Evolution OnePlus紫外光可見光光譜儀搭配ISA-220積分球附件,和Insight 2操作軟體。掃描改質後的二氧化鈦粉末樣品得到的反射光譜,經過Insight 2軟體中進行導數處理和標註峰值,可快速計算材料的能隙寬度數值,用於科學研究的進行。

圖2. Evolution OnePlus光譜儀及ISA-220積分球附件

實驗及軟體操作方法

第一步,使用積分球附件收集改性後的二氧化鈦粉末材料的反射光譜。第二步,在使用Insight 2軟體附有的導數分析(Math/Derviative)下,將光譜轉換成一級導數結果。第三步,使用標峰功能(Analyze/Peak Pick),標註出最大波長λmax,帶入下列公式後,即可計算出能隙寬度值Eg。
Eg=hc/λmax
h(普朗克常數)=4.13567 x10-15 eV•s
C(光速)=3x1017 nm/s

圖3. Insight 2 軟體處理光譜順序

實驗結論

使用ThermoFisher Evolution OnePlus紫外光可見光光譜儀搭配ISA-220積分球附件,並使用Insight 2軟體分析功能,便可用於半導體材料性能研究,快速測試樣品光譜並輕鬆計算出能隙寬度之值。

 

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