Puolijohdemateriaalien hihnaenergian ymmärtäminen on olennaista sähkö- ja optoelektronisten laitteiden suunnittelussa. Se määrittää, miten materiaali on vuorovaikutuksessa valo- ja sähkövirtojen kanssa. Tämä artikkeli tarjoaa yksinkertaisen menetelmän arvioida hihnaenergian käyttäen yhteisiä tekniikoita ja tietoja.

Bandgap-energian laskentamenetelmät

Yksi käytännöllinen lähestymistapa on analysoida absorptiospektrin puolijohde. Mittaamalla, miten materiaali imee valoa eri aallonpituuksilla, voit arvioida tangon energia. Avain on tunnistaa absorptio reuna, jossa materiaali alkaa imeä fotonit tehokkaasti.

Toisessa menetelmässä käytetään fotoluminesenssispektroskopiaa, jossa materiaalista peräisin oleva säteilevä valo analysoidaan. Emissioaallonpituuden huippu vastaa tangojen energiaa, joka voidaan laskea suhteessa:

]Eg = hc / λ

jossa Eg on kaistaenergia, h on Planckin vakio, c on valon nopeus, ja [λ on päästöaallonpituus.

Tauc- ruutujen käyttö arvioinnissa

Tauc-kuvio on yleinen tekniikka, jolla määritetään optinen kaistanleveys absorptiotiedoista. Siihen kuuluu piirros (αhv)^n vs hv, jossa α on absorptiokerroin, hv on fotonienergia, ja n riippuu elektronisen siirtymän tyypistä (n=2 epäsuoran, n=1/2 suoran kaistan napauksen osalta).

Tontin lineaarinen osa ekstrapoloidaan leikkaamaan energia-akseli, jolloin saadaan arvio kaistan energiasta.

Käytännön vinkkejä

  • Varmista, että absorptio- tai päästöspektrit mitataan tarkasti.
  • Käytetään materiaalin siirtymätyyppiin perustuvia asianmukaisia arvoja n:lle.
  • Kalibroidaan laitteet säännöllisesti tarkkoja tuloksia varten.
  • Vertaa tuloksia tunnettuihin tietoihin validoinnissa.