Физика конденсированного состояния

нимается воздух и чистая кварцевая подложка (на такие же подложки нанесены ис-

следуемые пленки). При этом считается, что коэффициент пропускания контрольно-

го образца равен 100%. После введения контрольного образца, стрелка измеритель-

ного прибора устанавливается на 100% регулировкой ширины щели спектрометра.

Далее в поток излучения вводится измеряемый образец, и стрелка прибора отклоня-

ется пропорционально изменению светового потока. Величина коэффициента про-

пускания отсчитывается по шкале, отградуированной в процентах пропускания.

4. Порядок выполнения работы

Перед началом выполнения экспериментальной части необходимо внимательно изучить настоящее описание работы и ответить на контрольные вопросы.

Ознакомиться с экспериментальной установкой на принципиальной схеме и на макете.

Порядок работы:

1. Снять спектральную зависимость коэффициента пропускания Т(λ) для полу-

проводникового образца в диапазоне длин волн 320 – 900 нм, причем в диапазоне

320 – 500 нм с шагом 20 нм, а от 500– 900 нм с шагом 10 нм. Построить зависимость

Т(λ).

2. По краю поглощения на спектральной зависимости Т(λ) оценить ширину за-

прещенной зоны полупроводника.

3. Найти спектральную зависимость коэффициента поглощения α(λ) в диапа-

зоне длин волн 350 – 700 нм.

4.Построить зависимость α(λ) и экстраполируя линейную часть зависимости на ось длин волн по краю поглощения Урбаха, определить λ(граничная) поглощения и определить ширину запрещенной зоны полупроводника Eg.

5.Построить зависимость α2(λ) = f(hν). Оценить наличие линейного участка и межзонного оптического перехода. Экстраполируя линейную зависимость на ось абсцисс при α2(λ) = 0 определить ширину запрещенной зоны полупроводника Eg.

41

6. Построить зависимость lnα(λ) от ln(hν – Eg) и определить наклон линейной зависимости. По величине коэффициента наклона сделать вывод о разрешенном прямом или запрещенном оптическом переходе в полупроводнике.

5. Задание на работу

1.Ознакомиться с описанием лабораторной работы и ответить на контрольные вопросы.

2.Тщательно изучить инструкции и порядок работы на спектрометре USB2000.

3.Используя спектрометр USB2000, провести измерения зависимостей T = f( )

для образцов полупроводников.

5. Из полученных графиков определить оптическую ширину запрещенной зоны

(Еg) исследуемых образцов.

6. Сделать выводы по результатам выполненной работы.

6. Контрольные вопросы

1.В чем состоит закон Бугера-Ламберта?

2.Каков физический смысл коэффициента поглощения?

3.Виды оптического поглощения в полупроводниках.

4.Прямые переходы. Диаграмма взаимодействия и законы сохранения для пря-

мых переходов.

5.Непрямые переходы. Диаграмма взаимодействия и законы сохранения для непрямых переходов.

6.Форма края собственного поглощения при прямых переходах.

7.Форма края собственного поглощения при непрямых переходах.

8.Как влияют экситоны на спектр поглощения полупроводника при непрямых переходах?

9.Как определить тип оптических переходов в полупроводнике?

10.Как из измерений пропускания рассчитать коэффициент поглощения?

42

ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУ

1. Оформление отчета

Отчет по лабораторной работе оформляется в электронном виде согласно требованиям ОС ТУСУР 01-2013 «Работы студенческие по направлениям подготовки и специальностям технического профиля. Общие требования и правила оформления».

2. Содержание отчета

Обязательными элементами отчета являются:

1)титульный лист, содержащий название вуза, кафедры, название и номер лабораторной работы, наименование дисциплины, по которой выполнена работа, № группы и ФИО студентов, входящих в подгруппу, дату исполнения, ФИО преподавателя, год;

2)основная часть, к которой относятся цель работы, лабораторное задание, полученные по работе результаты, оформляемые в табличном, графическом или другом виде, ответы на контрольные вопросы;

3)выводы по результатам работы, которые являются важной частью отчета и подлежат защите.

43

Ю. А. Байков, В. М. Кузнецов. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. – 294 с.

2. Дополнительная литература

1. Смирнов С. В. Физика твердого тела: учебное пособие. – Томск, ТГУ, 2003. –

276 с.

2. Физика твердого тела. Под редакцией Верещагина И. К. – М.: Высшая школа,

2001. – 238 с.

3. Протасов Ю. С., Чувашев С. Н. Твердотельная электроника. – Изд. МГТУ им.

Баумана, 2003. – 189 с.

4. Чупрунов Е. В. Кристаллография: Учебник для вузов / Е. В. Чупрунов,

А. Ф. Хохлов, М. А. Фадеев. – М.: Физматлит, 2000. – 496 с.

5.Гуртов В. А., Осауленко Р. Н. Физика твердого тела для инженеров: учебное пособие / ред.: Л. А. Алешина. – М.: Техносфера, 2007. – 518 с.

6.Павлов П. В. Физика твердого тела: Учебник для вузов / П. В. Павлов,

А. Ф. Хохлов. – 3-е изд., стереотип. – М.: Высшая школа, 2000. – 496 с.

44