определение ширины запрещенной зоны селенида цинка (ZnSe) и фосфида галлия (GaP) путем изучения их спектра оптической прозрачности в диапазоне волн 640 – 400 нм

Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения

Проверил:                                                                                                                  Нефедов В.Г.

Рейтинг:                                                                                                                     ___________

Лабораторная работа № 9

“Определение ширины запрещенной зоны полупроводников”

По предмету “Физические основы микроэлектроники”

Выполнил:                                                                                                         студент гр. 1444кс

Сорока Д.А.

Санкт - Петербург

2006 г.

1.Цель работы: определение ширины запрещенной зоны селенида цинка (ZnSe) и фосфида галлия (GaP) путем изучения их спектра оптической прозрачности в диапазоне волн 640 – 400 нм.

2.Оборудование и описание работы:

Спектрофотометр СФ-26, кристаллы ZnSe и GaP.

Свет от источника превращается в параллельный пучок и подается на диспергирующую призму, где разлагается в спектр. Требуемый участок спектра вырезается с помощью щели. Ширина щели может изменяться в пределах от 0.01 мм до 20 мм, контролируется по шкале ЩЕЛЬ.

Поток лучей вырезанного участка спектра попадает на фотоприемник, выходное напряжение которого регистрируется стрелочным прибором. Относительная интенсивность светового потока отсчитывается по верхней шкале стрелочного прибора.  Длина волны спектральной составляющей изменяется путем поворота диспергирующей призмы.

Если на пути светового потока поместить исследуемый образец, то стрелочный прибор зарегистрирует только ту часть потока, которая пройдет через образец.

Исследуемые образцы размещаются в светонепроницаемом отсеке спектрофотометра между оптической системой и фотоприемником.

3.Таблицы расчетов и измерений:

Длина волны, нм	Результаты измерений			Результаты расчетов
	Без образца	ZnSe	GaP
640	14	6,5	5	7.14	46.41	35.7
620	24	11	9	4.17	45.87	37.53
600	40	17	14	2.5	42.5	35
580	68	28,5	23	1.47	41.9	33.81
560	99	41	24	1.01	41.41	24.24
540	98,5	39	0	1.02	39.78	0
520	95,5	33	0	1.05	34.65	0
500	80	20,5	0	1.25	25.63	0
480	64	3,5	0	1.56	5.46	0
460	41,5	0	0	2.41	0	0
440	31,5	0	0	3.17	0	0
420	20	0	0	5	0	0
400	12	0	0	8.33	0	0

470 нм	542 нм

4.Формулы для расчетов:

, где К – нормирующий коэффициент;

, где  - нормированная интенсивность спектральной линии, n – номер образца;

, где - ширина запрещенной зоны, h – постоянная Планка, с – скорость света,  - граничная длина волны.

5.Примеры расчетов:

 эВ

 эВ

6.График:

7.Выводы:

В результате проведения лабораторной работы и расчетов снятых показаний была определена ширина запрещенной зоны у исследуемых полупроводников, численно равная 2.69 эВ у ZnSe и 2.31 эВ у GaP.