Добавил:
Когда то был здесь Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Ftt2.docx
Скачиваний:
0
Добавлен:
11.12.2025
Размер:
805.78 Кб
Скачать

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

"ЛЭТИ" ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)

Кафедра МНЭ

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №2

по дисциплине "ФТТ"

Исследование собственного поглощения полупроводников

Студенты гр. 3206

Бурцев В.Е.

Марахин А.А.

Корепанов Д.М.

Преподаватель

Кучерова О.В.

Санкт-Петербург

2025

Цель: Исследовать явления собственного поглощения прямозонных и непрямозонных полупроводников на примере GaAs, Si и SiC - 4H. Оценка ширины запрещённой зоны материалов и сравнение с табличным значением.

Описание установки: Спектрофотометр СФ-56, функциональная схема представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Функциональная схема спектрофотометра СФ-56

В качестве источников излучения используются дейтериевая лампа 1 – для работы в области спектра от 190 до 340 нм, и галогенная лампа 3 – для работы в области спектра от 340 до 1100 нм. Смена источников излучения производится автоматически введением в световой поток плоского зеркала 2, закреплённого на оси шагового двигателя.

При помощи эллиптического зеркала 4 и плоского зеркала 5 источник излучения проецируется на входную щель 6 монохроматора. Двойной монохроматор построен по горизонтальной схеме с постоянным углом отклонения 12° со сложением дисперсий и состоит из двух вогнутых дифракционных решёток 8 и сферического зеркала 7, выполняющего роль средней щели.

В качестве фотоприемника излучения используется фотодиод с приёмной площадкой размером 7 × 7 мм, который развернут на угол 19° для устранения многократных отражений от светочувствительной поверхности.

Зонная структура исследуемых материалов:

GaAs - Прямозонный полупроводник, чья зонная структура представлена на рисунке 2

Рисунок 2 - Зонная структура GaAs

Si -непрямозонный полупроводник, зонная структура представлена на рисунке 3

Рисунок 3 - Зонная структура Si

SiC - непрямозонный полупроводник, зонная структура на рисунке 4

Рисунок 4 - Зонная структура SiC- 4H

Обработка результатов

  1. Спектр пропускания материалов:

Рисунок 5 - Спектры пропускания исследуемых материалов

  1. Анализ коэффициентов поглощения:

Пример расчёта для GaAs:

Случай для T = 1.976744

Все последующие расчёты будут опущены и результаты занесены в таблицы 1-3:

Таблица 1 - Параметры GaAs:

GaAs

lamda, нм

T

Погл, a

Отраж, R

hv, eV

a^2

903

0.013225

1813.566609

0.31947

1.373200443

3289023.846

903.5

0.098873

1366.516116

1.372440509

1867366.295

904

0.21902

1189.776816

1.371681416

1415568.871

904.5

0.377705

1068.676723

1.370923162

1142069.938

905

0.580889

973.0220069

1.370165746

946771.8259

905.5

0.843781

890.0590528

1.369409166

792205.1174

906

1.128575

825.4328146

1.368653422

681339.3314

906.5

1.50692

761.1856907

1.367898511

579403.6557

907

1.919439

707.4156633

1.367144432

500436.9207

907.5

2.374421

660.144405

1.366391185

435790.6354

908

2.899449

615.751716

1.365638767

379150.1757

908.5

3.462235

576.3309125

1.364887177

332157.3208

909

4.08302

539.6814511

1.364136414

291256.0687

909.5

4.754442

505.8498004

1.363386476

255884.0206

910

5.424065

476.5684236

1.362637363

227117.4624

910.5

6.161816

448.2293114

1.361889072

200909.5156

911

6.937302

421.8867784

1.361141603

177988.4538

911.5

7.756546

397.0814019

1.360394953

157673.6398

912

8.616816

373.7083995

1.359649123

139657.9679

912.5

9.445542

353.3023459

1.35890411

124822.5476

913

10.31069

333.8271599

1.358159912

111440.5727

913.5

11.21368

315.1708843

1.35741653

99332.68629

914

12.03879

299.3932232

1.356673961

89636.30208

914.5

12.84721

284.9503941

1.355932203

81196.72711

915

13.66958

271.1623366

1.355191257

73529.01279

915.5

14.47253

258.4780157

1.35445112

66810.88462

916

15.27766

246.4470689

1.35371179

60736.15777

916.5

16.0483

235.5112257

1.352973268

55465.53744

917

16.79933

225.3476525

1.352235551

50781.56447

917.5

17.53323

215.8456674

1.351498638

46589.35213

918

18.20956

207.4348244

1.350762527

43029.20638

918.5

18.87028

199.5144985

1.350027218

39806.0351

919

19.48934

192.341287

1.349292709

36995.17067

919.5

20.06738

185.8461843

1.348558999

34538.80423

920

20.64206

179.5717109

1.347826087

32245.99934

920.5

21.20227

173.6211532

1.347093971

30144.30483

921

21.7278

168.1801987

1.346362649

28284.57923

921.5

22.27296

162.6733453

1.345632122

26462.61729

922

22.7713

157.7561044

1.344902386

24886.98846

922.5

23.2532

153.1023742

1.344173442

23440.33698

923

23.72337

148.6539561

1.343445287

22097.99867

923.5

24.12308

144.9409738

1.342717921

21007.88589

924

24.50821

141.4211727

1.341991342

19999.9481

924.5

24.86886

138.1748938

1.341265549

19092.30129

925

25.20203

135.217532

1.340540541

18283.78095

925.5

25.50134

132.5938758

1.339816316

17581.13589

926

25.8141

129.8850192

1.339092873

16870.11822

926.5

26.06875

127.7035915

1.33837021

16308.20728

927

26.34104

125.3945026

1.337648328

15723.78127

927.5

26.57221

123.4527795

1.336927224

15240.58877

928

26.79703

121.5805289

1.336206897

14781.82502

928.5

26.98919

119.9926723

1.335487345

14398.2414

929

27.17539

118.4648125

1.334768568

14033.91181

929.5

27.35193

117.025855

1.334050565

13695.05074

930

27.51515

115.7037064

1.333333333

13387.34767

930.5

27.65259

114.5964547

1.332616873

13132.34744

931

27.81101

113.3269901

1.331901182

12843.00668

931.5

27.94115

112.2895396

1.331186259

12608.9407

932

28.07081

111.2607099

1.330472103

12378.94556

932.5

28.18685

110.3439741

1.329758713

12175.79263

933

28.29504

109.4926481

1.329046088

11988.63999

933.5

28.38811

108.7628989

1.328334226

11829.36818

934

28.47991

108.0454476

1.327623126

11673.81875

934.5

28.52233

107.7147003

1.326912788

11602.45667

935

28.64122

106.7903337

1.326203209

11404.17538

935.5

28.67153

106.5552881

1.325494388

11354.02942

936

28.74207

106.0092306

1.324786325

11237.95697

936.5

28.79314

105.6147281

1.324079018

11154.47079

937

28.83962

105.2562899

1.323372465

11078.88656

937.5

28.85755

105.1181741

1.322666667

11049.83053

938

28.90589

104.7462356

1.32196162

10971.77387

938.5

28.95206

104.3915738

1.321257326

10897.60068

939

28.98379

104.1481628

1.320553781

10846.83981

939.5

29.02952

103.7978217

1.319850985

10773.98778

940

29.03916

103.7240393

1.319148936

10758.67633

940.5

29.07204

103.4725674

1.318447634

10706.5722

941

29.10385

103.2295495

1.317747078

10656.3399

941.5

29.11207

103.1667946

1.317047265

10643.38752

942

29.1033

103.2337491

1.316348195

10657.20695

942.5

29.12559

103.0636159

1.315649867

10622.10892

943

29.14842

102.889496

1.31495228

10586.24838

943.5

29.12538

103.0652182

1.314255432

10622.43919

944

29.15966

102.8038208

1.313559322

10568.62556

944.5

29.13456

102.9951872

1.312863949

10608.00858

945

29.1585

102.8126612

1.312169312

10570.4433

945.5

29.1474

102.8972724

1.31147541

10587.84866

946

29.15624

102.8298857

1.310782241

10573.98539

946.5

29.13586

102.9852717

1.310089805

10605.96619

947

29.14796

102.8930029

1.309398099

10586.97005

947.5

29.14663

102.903143

1.308707124

10589.05684

948

29.12651

103.0565966

1.308016878

10620.6621

948.5

29.10983

103.183894

1.307327359

10646.91598

949

29.12745

103.0494249

1.306638567

10619.18398

949.5

29.11377

103.1538184

1.3059505

10640.71024

950

29.10072

103.2534499

1.305263158

10661.27492

950.5

29.09075

103.329597

1.304576539

10677.00562

951

29.07105

103.4801349

1.303890641

10708.13832

951.5

29.06465

103.5290626

1.303205465

10718.2668

952

29.04455

103.6827961

1.302521008

10750.12221

952.5

29.03513

103.754881

1.30183727

10765.07533

953

29.01796

103.8863316

1.30115425

10792.36989

953.5

29.00644

103.9745703

1.300471945

10810.71127

954

29.00207

104.008052

1.299790356

10817.67488

954.5

28.9913

104.0905902

1.299109481

10834.85096

955

28.97817

104.1912562

1.298429319

10855.81787

955.5

28.96872

104.2637363

1.297749869

10870.92672

956

28.93032

104.5585024

1.29707113

10932.48042

956.5

28.93593

104.5154145

1.2963931

10923.47187

957

28.90696

104.7380098

1.295715778

10970.0507

957.5

28.90311

104.7676087

1.295039164

10976.25182

958

28.87865

104.9557495

1.294363257

11015.70936

958.5

28.85302

105.1530609

1.293688054

11057.16621

959

28.85308

105.1525987

1.293013556

11057.06902

959.5

28.8146

105.4491639

1.29233976

11119.52617

960

28.81125

105.4750011

1.291666667

11124.97585

960.5

28.80331

105.536251

1.290994274

11137.90028

961

28.76125

105.8609879

1.290322581

11206.54877

961.5

28.75711

105.8929777

1.289651586

11213.32273

962

28.74031

106.0228386

1.288981289

11240.84231

962.5

28.71385

106.2275235

1.288311688

11284.28676

963

28.6916

106.3997875

1.287642783

11320.91478

963.5

28.67097

106.5596285

1.286974572

11354.95442

964

28.6632

106.6198602

1.286307054

11367.79458

964.5

28.63075

106.8715835

1.285640228

11421.53536

965

28.63562

106.8337874

1.284974093

11413.45813

965.5

28.59659

107.1368802

1.284308648

11478.31109

966

28.57168

107.3305385

1.283643892

11519.8445

966.5

28.55714

107.4436552

1.282979824

11544.13904

967

28.53649

107.6044048

1.282316443

11578.70793

967.5

28.53431

107.6213817

1.281653747

11582.36181

968

28.50804

107.826064

1.280991736

11626.46008

968.5

28.48159

108.0323394

1.280330408

11670.98635

969

28.46105

108.1926566

1.279669763

11705.65095

969.5

28.43517

108.3948181

1.279009799

11749.43659

970

28.40899

108.5995103

1.278350515

11793.85364

GaAs является прямозонным полупроводником, поэтому для него построим график a^2 = f(hv)

Рисунок 6 - Зависимость квадрата коэффициента поглощения от энергии падающих фотонов

С помощью экстраполяции линейной части графика до нуля, можно оценить ширину запрещённой зоны материала:

Рисунок 7 - Экстраполяция линечной части графика для GaAs

Ширина запрещённой зоны GaAs ΔWGaAs ≈ 1.37 eV

Таблица 2 - Параметры Si

Si

lamda, нм

T

Погл, a

Отраж, R

hv, eV

sqrt(a)

1003

0.013149

7971.949018

0.30423

1.236291127

89.28577165

1003.5

0.01991

7569.156389

1.235675137

87.00089878

1004

0.025239

7338.895905

1.235059761

85.66735612

1004.5

0.038198

6936.572855

1.234444998

83.28609041

1005

0.049508

6684.775657

1.233830846

81.76047735

1005.5

0.053899

6602.273082

1.233217305

81.25437269

1006

0.07612

6267.128307

1.232604374

79.16519631

1006.5

0.092305

6079.956202

1.231992052

77.97407391

1007

0.101787

5985.020198

1.231380338

77.36291229

1007.5

0.11705

5849.370879

1.230769231

76.4811799

1008

0.120042

5824.865551

1.23015873

76.3208068

1008.5

0.151

5602.11006

1.229548835

74.84724484

1009

0.163886

5522.604014

1.228939544

74.31422485

1009.5

0.182204

5419.734233

1.228330857

73.61884428

1010

0.190914

5374.398188

1.227722772

73.31028706

1010.5

0.208822

5287.35047

1.227115289

72.71416967

1011

0.236531

5166.382448

1.226508408

71.87755177

1011.5

0.254188

5096.484513

1.225902126

71.38966671

1012

0.277307

5011.968935

1.225296443

70.79526068

1012.5

0.300636

4933.546571

1.224691358

70.23920964

1013

0.324314

4859.942735

1.224086871

69.71328951

1013.5

0.343173

4805.06651

1.22348298

69.31858705

1014

0.362658

4751.449473

1.222879684

68.93075854

1014.5

0.387271

4687.697566

1.222276984

68.46676249

1015

0.413634

4623.758907

1.221674877

67.99822723

1015.5

0.44548

4551.748395

1.221073363

67.46664653

1016

0.474113

4491.269426

1.220472441

67.01693388

1016.5

0.509463

4421.452397

1.21987211

66.49400272

1017

0.5399

4365.115788

1.21927237

66.06902291

1017.5

0.56703

4317.515521

1.218673219

65.70780411

1018

0.590863

4277.542737

1.218074656

65.40292606

1018.5

0.631398

4213.123097

1.217476681

64.90857491

1019

0.679994

4141.135169

1.216879293

64.35165242

1019.5

0.708988

4100.596697

1.216282491

64.03590162

1020

0.755406

4039.027035

1.215686275

63.55334008

1020.5

0.792973

3991.906821

1.215090642

63.18153861

1021

0.839639

3936.389477

1.214495593

62.74065251

1021.5

0.882388

3888.176049

1.213901126

62.35524075

1022

0.93425

3832.727311

1.213307241

61.90902447

1022.5

0.988581

3777.847201

1.212713936

61.46419447

1023

1.03855

3729.973214

1.212121212

61.07350665

1023.5

1.097444

3676.421437

1.211529067

60.63350095

1024

1.158006

3624.270252

1.2109375

60.20191236

1024.5

1.208569

3582.777577

1.21034651

59.85630775

1025

1.275895

3530.145657

1.209756098

59.41502888

1025.5

1.352556

3473.496878

1.20916626

58.93637992

1026

1.408924

3433.855949

1.208576998

58.59911219

1026.5

1.474967

3389.380877

1.20798831

58.21838951

1027

1.560137

3334.877944

1.207400195

57.74840209

1027.5

1.653802

3278.272855

1.206812652

57.25620363

1028

1.730022

3234.527956

1.206225681

56.87291056

1028.5

1.81481

3188.074894

1.205639281

56.46304007

1029

1.891547

3147.8669

1.20505345

56.10585442

1029.5

1.996437

3095.469736

1.204468188

55.63694578

1030

2.09465

3048.846063

1.203883495

55.21635684

1030.5

2.184712

3007.974668

1.203299369

54.84500586

1031

2.299903

2958.088322

1.20271581

54.38831053

1031.5

2.406218

2914.215242

1.202132816

53.98347194

1032

2.503398

2875.775642

1.201550388

53.62625888

1032.5

2.61325

2834.080837

1.200968523

53.23608586

1033

2.751907

2783.887179

1.200387222

52.7625547

1033.5

2.876879

2740.768829

1.199806483

52.35235266

1034

2.988078

2703.949076

1.199226306

51.99951035

1034.5

3.125181

2660.393901

1.198646689

51.5790064

1035

3.241685

2624.858897

1.198067633

51.23337678

1035.5

3.393309

2580.478028

1.197489136

50.79840576

1036

3.525103

2543.483752

1.196911197

50.43296295

1036.5

3.682935

2500.959157

1.196333816

50.00959065

1037

3.816031

2466.492274

1.195756991

49.66379239

1037.5

3.961316

2430.215171

1.195180723

49.29721261

1038

4.097571

2397.382098

1.19460501

48.96306871

1038.5

4.272708

2356.747672

1.194029851

48.5463456

1039

4.426683

2322.376092

1.193455245

48.19103747

1039.5

4.607721

2283.460724

1.192881193

47.78557024

1040

4.778096

2248.209494

1.192307692

47.41528756

1040.5

4.941509

2215.560359

1.191734743

47.06973931

1041

5.141697

2177.004601

1.191162344

46.6583819

1041.5

5.311616

2145.43864

1.190590494

46.31887996

1042

5.492765

2112.879756

1.190019194

45.96607179

1042.5

5.703895

2076.260821

1.189448441

45.5660051

1043

5.920081

2040.143484

1.188878236

45.16794753

1043.5

6.10971

2009.532632

1.188308577

44.82781092

1044

6.300421

1979.690741

1.187739464

44.49371575

1044.5

6.526527

1945.459195

1.187170895

44.10735988

1045

6.753201

1912.311947

1.186602871

43.7299891

1045.5

6.981976

1879.96694

1.18603539

43.35858554

1046

7.214097

1848.214458

1.185468451

42.99086482

1046.5

7.421528

1820.692188

1.184902054

42.66956982

1047

7.675259

1788.054253

1.184336199

42.28539054

1047.5

7.902452

1759.732844

1.183770883

41.94916976

1048

8.117058

1733.718589

1.183206107

41.6379465

1048.5

8.383428

1702.369922

1.182641869

41.25978577

1049

8.631533

1674.054169

1.18207817

40.91520707

1049.5

8.856652

1649.057383

1.181515007

40.60858756

1050

9.117136

1620.914758

1.180952381

40.26058566

1050.5

9.347777

1596.659572

1.18039029

39.95822283

1051

9.613023

1569.494348

1.179828735

39.61684424

1051.5

9.867074

1544.16948

1.179267713

39.29592192

1052

10.12198

1519.40643

1.178707224

38.97956426

1052.5

10.40282

1492.835919

1.178147268

38.63723488

1053

10.70506

1465.030479

1.177587844

38.27571657

1053.5

10.99023

1439.506042

1.177028951

37.9408229

1054

11.26513

1415.5202

1.176470588

37.62339963

1054.5

11.54928

1391.334779

1.175912755

37.30060025

1055

11.86728

1364.963968

1.17535545

36.94541876

1055.5

12.1472

1342.329349

1.174798674

36.6378131

1056

12.47088

1316.797663

1.174242424

36.28770678

1056.5

12.74703

1295.533608

1.173686701

35.99352176

1057

13.07833

1270.62258

1.173131504

35.64579331

1057.5

13.35382

1250.383916

1.172576832

35.36076804

1058

13.67672

1227.187187

1.172022684

35.03123159

1058.5

14.00659

1204.048531

1.17146906

34.69940246

1059

14.30567

1183.535881

1.170915958

34.40255632

1059.5

14.65037

1160.419737

1.170363379

34.06493412

1060

15.02782

1135.723078

1.169811321

33.70049076

1060.5

15.37855

1113.324503

1.169259783

33.3665177

1061

15.78874

1087.767856

1.168708765

32.98132588

1061.5

16.14452

1066.133249

1.168158267

32.65169596

1062

16.47947

1046.196656

1.167608286

32.34496339

1062.5

16.79499

1027.783779

1.167058824

32.05906703

1063

17.13282

1008.448541

1.166509878

31.75607881

1063.5

17.42308

992.1380154

1.165961448

31.49822242

1064

17.71587

975.9583222

1.165413534

31.24033166

1064.5

17.94013

963.7454533

1.164866134

31.04424992

1065

18.24774

947.2394982

1.164319249

30.77725618

1065.5

18.52273

932.7177605

1.163772877

30.5404283

1066

18.76887

919.9012365

1.163227017

30.32987366

1066.5

19.0069

907.6658726

1.162681669

30.12749363

1067

19.24824

895.4158174

1.162136832

29.92349942

1067.5

19.49873

882.8627036

1.161592506

29.71300563

1068

19.73637

871.1017412

1.161048689

29.51443276

1068.5

20.03023

856.7527063

1.160505381

29.27033834

1069

20.27097

845.1535016

1.159962582

29.0715239

1069.5

20.48786

834.8207809

1.15942029

28.89326532

1070

20.71548

824.0938573

1.158878505

28.70703498

1070.5

21.00295

810.7136076

1.158337226

28.47303299

1071

21.2546

799.1500751

1.157796452

28.26924256

1071.5

21.51102

787.5073378

1.157256183

28.06256114

1072

21.71337

778.417204

1.156716418

27.9001291

1072.5

21.95773

767.5521149

1.156177156

27.70473091

1073

22.24593

754.8920868

1.155638397

27.47529958

1073.5

22.4546

745.827599

1.15510014

27.30984436

1074

22.68842

735.7701532

1.154562384

27.12508347

1074.5

22.98131

723.3171292

1.154025128

26.89455575

1075

23.20208

714.0349418

1.153488372

26.72143226

1075.5

23.45432

703.537107

1.152952115

26.52427392

1076

23.70921

693.0430482

1.152416357

26.32571078

1076.5

23.92915

684.0781931

1.151881096

26.15488851

1077

24.13715

675.6755073

1.151346332

25.99375901

1077.5

24.38263

665.8513848

1.150812065

25.80409628

1078

24.62528

656.237245

1.150278293

25.61712796

1078.5

24.8473

647.5231313

1.149745016

25.44647581

1079

25.12575

636.7035954

1.149212234

25.23298626

1079.5

25.34818

628.1465896

1.148679944

25.06285278

1080

25.55274

620.343076

1.148148148

24.90668738

1080.5

25.76684

612.2422582

1.147616844

24.74352962

1081

26.05952

601.2764732

1.147086031

24.52093949

1081.5

26.25214

594.126612

1.14655571

24.37471255

1082

26.4777

585.8204375

1.146025878

24.20372776

1082.5

26.73041

576.5981081

1.145496536

24.01245735

1083

26.9505

568.636961

1.144967682

23.84610998

1083.5

27.2134

559.2120591

1.144439317

23.64766498

1084

27.43286

551.4139369

1.143911439

23.48220469

1084.5

27.70396

541.8665599

1.143384048

23.2780274

1085

27.90734

534.7652265

1.142857143

23.12499138

1085.5

28.14563

526.5105021

1.142330723

22.94581666

1086

28.30498

521.0292806

1.141804788

22.82606582

1086.5

28.55239

512.5798782

1.141279337

22.64022699

1087

28.77787

504.9429427

1.14075437

22.47093551

1087.5

28.9169

500.2638064

1.140229885

22.36657789

1088

29.17395

491.6715846

1.139705882

22.17366872

1088.5

29.43771

482.9334121

1.139182361

21.975746

1089

29.63663

476.3949744

1.13865932

21.82647416

1089.5

29.82908

470.1108382

1.13813676

21.68203953

1090

30.06728

462.388721

1.137614679

21.50322583

1090.5

30.22314

457.368994

1.137093077

21.38618699

1091

30.45554

449.9320434

1.136571952

21.21160162

1091.5

30.66388

443.3131119

1.136051306

21.05500206

1092

30.94764

434.3700735

1.135531136

20.84154681

1092.5

31.12371

428.8621474

1.135011442

20.70898712

1093

31.29694

423.4733891

1.134492223

20.57846907

1093.5

31.54887

415.6894638

1.13397348

20.38846399

1094

31.74304

409.7324575

1.13345521

20.24184916

1094.5

31.98872

402.2471643

1.132937414

20.05610043

1095

32.1475

397.4400318

1.132420091

19.93589807

1095.5

32.41724

389.3277086

1.131903241

19.73138892

1096

32.61253

383.4964559

1.131386861

19.58306554

1096.5

32.75884

379.150554

1.130870953

19.47178867

1097

32.9889

372.3560958

1.130355515

19.29653067

1097.5

33.22322

365.4843601

1.129840547

19.11764525

1098

33.41403

359.9243187

1.129326047

18.97167148

1098.5

33.53783

356.333849

1.128812016

18.87680717

1099

33.82617

348.0224822

1.128298453

18.65536068

1099.5

34.01493

342.6197806

1.127785357

18.50999137

1100

34.01803

342.5313027

1.127272727

18.50760121

Si является непрямозонным полупроводником, поэтому для него строим зависимость sqrt(a)=f(hv)

Рисунок 8 - Зависимость корня коэффициента поглощения от энергии падающих фотонов для Si

Оценка ширины запрещённой зоны:

Рисунок 8 - Экстраполяция линейной части графика для Si

Ширина запрещённой зоны Si ΔWSi ≈ 1.075 eV

Таблица 3 - Параметры SiC

SiC

lamda, нм

T

Погл, a

Отраж, R

hv, eV

sqrt(a)

371

1.976744

3285.226401

0.2111

3.342318059

57.31689456

371.5

3.953488

2625.08623

3.33781965

51.23559534

372

6.549708

2144.303143

3.333333333

46.30662094

372.5

9.241706

1816.392636

3.32885906

42.61915808

373

12.32558

1542.154277

3.324396783

39.27027218

373.5

14.18605

1408.266363

3.319946452

37.52687521

374

16.64753

1255.882773

3.315508021

35.43843637

374.5

18.80631

1139.758397

3.311081442

33.760308

375

20.7483

1046.166145

3.306666667

32.34449173

375.5

21.42857

1015.441609

3.302263648

31.86599456

376

22.10884

985.6773711

3.29787234

31.39549922

376.5

24.30011

895.674182

3.293492696

29.92781619

377

26.43805

815.366198

3.289124668

28.5546178

377.5

26.32147

819.5750593

3.284768212

28.62822138

378

26.65245

807.6739899

3.28042328

28.41960573

378.5

28.66175

738.4526543

3.276089828

27.17448535

379

29.41788

713.6534433

3.27176781

26.71429287

379.5

30.0106

694.6553482

3.267457181

26.35631515

380

31.54506

647.1635889

3.263157895

25.43941015

380.5

31.98294

634.034412

3.258869908

25.18003995

381

32.83262

609.0630808

3.254593176

24.67920341

381.5

32.97985

604.8019041

3.250327654

24.59272055

382

33.09353

601.5247364

3.246073298

24.52600123

382.5

33.09353

601.5247364

3.241830065

24.52600123

383

33.95445

577.0655692

3.237597911

24.0221891

383.5

35.28205

540.5375545

3.233376793

23.24946353

384

35.20983

542.4890126

3.229166667

23.29139353

384.5

35.46392

535.6408825

3.22496749

23.14391675

385

36.11971

518.1905414

3.220779221

22.76379892

385.5

36.52263

507.6254283

3.216601816

22.53054434

386

37.14575

491.5137187

3.212435233

22.17010868

386.5

37.25296

488.7689176

3.208279431

22.10811882

387

37.6938

477.5648986

3.204134367

21.85325831

387.5

38.57281

455.6106134

3.2

21.34503721

388

38.71893

452.0096576

3.195876289

21.26051875

388.5

39.13043

441.9412791

3.191763192

21.02239946

389

38.70647

452.3161892

3.187660668

21.26772647

389.5

39.84064

424.8107346

3.183568678

20.61093726

390

39.37008

436.1263155

3.179487179

20.88363751

390.5

40.05282

419.7520811

3.175416133

20.48785204

391

41.86441

377.6216244

3.171355499

19.43248889

391.5

41.20562

392.7277271

3.167305236

19.81735924

392

41.98535

374.8743051

3.163265306

19.36167103

392.5

42.06788

373.004061

3.159235669

19.31331305

393

43.12068

349.4629255

3.155216285

18.6939275

393.5

42.94385

353.3764951

3.151207116

18.79831096

394

43.68499

337.0801937

3.147208122

18.35974384

394.5

43.59534

339.0366708

3.143219265

18.41294845

395

44.72183

314.740018

3.139240506

17.74091368

395.5

44.61538

317.0096434

3.135271808

17.80476463

396

45.26607

303.2200219

3.131313131

17.413214

396.5

44.84848

312.0467343

3.127364439

17.66484459

397

45.29296

302.6544345

3.123425693

17.39696624

397.5

45.57207

296.8035613

3.119496855

17.22798773

398

45.92357

289.4859765

3.115577889

17.01428742

398.5

45.52286

297.8325246

3.111668758

17.25782503

399

46.22931

283.166434

3.107769424

16.82754985

399.5

46.83544

270.760559

3.10387985

16.45480352

400

47.00652

267.2880502

3.1

16.34894646

400.5

47.09302

265.5371176

3.096129838

16.29530968

401

45.8073

291.9002868

3.092269327

17.08508961

401.5

47.17403

263.9002275

3.088418431

16.24500623

402

47.18232

263.7328782

3.084577114

16.23985462

402.5

47.43104

258.7256205

3.080745342

16.08495012

403

48.0085

247.2006568

3.076923077

15.72261609

403.5

48.38205

239.8189439

3.073110285

15.48608872

404

48.10256

245.3365429

3.069306931

15.66322262

404.5

48.26546

242.1167402

3.065512979

15.56010091

405

49.30556

221.8113473

3.061728395

14.89333231

405.5

49.21951

223.474932

3.057953144

14.94907797

406

49.54524

217.1929301

3.054187192

14.73746688

406.5

49.83514

211.6365815

3.050430504

14.54773458

407

49.86124

211.1379246

3.046683047

14.53058583

407.5

49.8861

210.6632013

3.042944785

14.51424133

408

49.97757

208.9185366

3.039215686

14.45401455

408.5

50.3323

202.1826191

3.035495716

14.21909347

409

50.19557

204.7733261

3.031784841

14.30990308

409.5

50.44968

199.9641565

3.028083028

14.14086831

410

50.5476

198.1174301

3.024390244

14.07541936

410.5

50.97389

190.1192642

3.020706456

13.78837424

411

51.14192

186.9850048

3.01703163

13.67424604

411.5

51.42171

181.788868

3.013365735

13.48291022

412

51.30126

184.022338

3.009708738

13.56548333

412.5

51.73219

176.0557618

3.006060606

13.2686006

413

51.98473

171.4178539

3.002421308

13.09266413

413.5

51.90782

172.8279191

2.99879081

13.14640328

414

52.08024

169.6696781

2.995169082

13.02573139

414.5

51.80855

174.6510235

2.991556092

13.2155599

415

51.90922

172.8022329

2.987951807

13.14542631

415.5

52.38944

164.032118

2.984356197

12.80750241

416

52.1511

168.3747562

2.980769231

12.97592988

416.5

52.71345

158.160121

2.977190876

12.57617275

417

52.55798

160.9731686

2.973621103

12.68752019

417.5

52.55376

161.0496405

2.97005988

12.6905335

418

53.05648

151.9826302

2.966507177

12.32812355

418.5

53.13217

150.6249385

2.962962963

12.2729352

419

53.33549

146.9874333

2.959427208

12.1238374

419.5

53.40582

145.7324185

2.955899881

12.07196829

420

53.47068

144.576478

2.952380952

12.02399593

420.5

54.01942

134.8525302

2.948870392

11.61260221

421

54.4759

126.838444

2.945368171

11.2622575

421.5

54.50433

126.341543

2.941874259

11.2401754

422

54.46761

126.9833859

2.938388626

11.26869051

422.5

54.1926

131.8041909

2.934911243

11.48060063

423

54.83871

120.5166065

2.93144208

10.97800558

423.5

55.01433

117.4714966

2.92798111

10.83842685

424

55.01412

117.4751321

2.924528302

10.83859456

424.5

54.87805

119.8336357

2.921083628

10.94685506

425

55.19972

114.2675118

2.917647059

10.6895983

425.5

55.15832

114.9820692

2.914218566

10.72296923

426

55.26759

113.0972452

2.910798122

10.63471886

426.5

55.31561

112.2701153

2.907385698

10.59575931

427

55.24154

113.5462493

2.903981265

10.65580824

427.5

55.45101

109.9417524

2.900584795

10.48531127

428

55.33762

111.8912397

2.897196262

10.57786555

428.5

55.40412

110.7474371

2.893815636

10.52366082

429

55.46826

109.6455266

2.89044289

10.47117599

429.5

55.75249

104.777805

2.887077998

10.23610302

430

55.32045

112.1867876

2.88372093

10.59182645

430.5

56.13236

98.31075705

2.880371661

9.915178115

431

55.77153

104.4526134

2.877030162

10.22020613

431.5

56.08528

99.10988449

2.873696408

9.955394743

432

55.6692

106.2016538

2.87037037

10.30541866

432.5

55.6692

106.2016538

2.867052023

10.30541866

433

56.26248

96.10560484

2.863741339

9.803346614

433.5

56.16901

97.68913038

2.860438293

9.883781178

434

56.33881

94.81440739

2.857142857

9.73726899

434.5

56.72998

88.22471375

2.853855006

9.392801166

435

56.27036

95.97222579

2.850574713

9.796541522

435.5

56.62554

89.9796648

2.847301952

9.485761161

436

56.55977

91.08648869

2.844036697

9.543924177

436.5

56.71563

88.46565153

2.840778923

9.405618083

437

56.90952

85.21536192

2.837528604

9.231216709

437.5

56.67178

89.20227488

2.834285714

9.444695595

438

56.34479

94.71332368

2.831050228

9.732077049

438.5

56.75676

87.77523811

2.827822121

9.368844011

439

56.7474

87.93231228

2.824601367

9.377223058

439.5

56.86035

86.03857767

2.821387941

9.275698231

440

56.81763

86.75438413

2.818181818

9.314203354

440.5

57.00935

83.54617024

2.814982974

9.140359415

441

56.9974

83.74582425

2.811791383

9.151274461

441.5

56.86871

85.89856236

2.808607022

9.268147731

442

57.0403

83.02926921

2.805429864

9.112039794

442.5

57.37237

77.50089493

2.802259887

8.803459259

443

57.15256

81.15674723

2.799097065

9.00870397

443.5

57.18127

80.67844859

2.795941375

8.982118268

444

57.53059

74.87805894

2.792792793

8.653210903

444.5

57.5011

75.36637159

2.789651294

8.681380742

445

57.53097

74.87176831

2.786516854

8.65284741

445.5

57.5431

74.67098666

2.78338945

8.641237565

446

57.5667

74.28046924

2.780269058

8.618611793

446.5

57.68906

72.25829912

2.777155655

8.500488169

447

57.65935

72.74890387

2.774049217

8.529296798

447.5

57.71381

71.84979231

2.770949721

8.47642568

448

57.69625

72.13960777

2.767857143

8.493503857

448.5

57.80805

70.29593228

2.76477146

8.384266949

449

57.7626

71.04501029

2.76169265

8.428820219

449.5

58.03305

66.59627846

2.75862069

8.160654291

450

57.92177

68.42424878

2.755555556

8.271895114

450.5

57.90297

68.73341869

2.752497225

8.290562025

451

57.91409

68.55053585

2.749445676

8.279525098

451.5

57.89575

68.85217977

2.746400886

8.29772136

452

57.82972

69.93898842

2.743362832

8.362953331

452.5

57.95412

67.89248114

2.740331492

8.239689384

453

58.08673

65.71574263

2.737306843

8.106524695

453.5

58.00332

67.0843028

2.734288864

8.190500766

454

57.98503

67.38466137

2.731277533

8.208816076

454.5

57.94224

68.08772947

2.728272827

8.251528917

455

57.90037

68.77618413

2.725274725

8.293140788

455.5

57.98974

67.30730465

2.722283205

8.204102915

456

58.27048

62.70776151

2.719298246

7.91882324

456.5

58.17583

64.25599223

2.716319825

8.015983547

457

58.18307

64.1374755

2.713347921

8.00858761

457.5

58.05574

66.22398542

2.710382514

8.137812078

458

58.13953

64.8504353

2.707423581

8.052976797

458.5

58.15662

64.57052594

2.704471101

8.035578756

459

58.2659

62.78262062

2.701525054

7.923548487

459.5

58.27197

62.68340906

2.698585419

7.91728546

460

58.38469

60.84292409

2.695652174

7.800187439

460.5

58.35876

61.2659926

2.692725299

7.827259584

461

58.36644

61.14066772

2.689804772

7.819249818

461.5

58.49858

58.98694075

2.686890574

7.680295616

462

58.59594

57.40319745

2.683982684

7.576489784

462.5

58.55578

58.0561562

2.681081081

7.619459049

463

58.59911

57.35167569

2.678185745

7.573088913

463.5

58.6332

56.79778969

2.675296656

7.536430832

464

58.65067

56.51406618

2.672413793

7.5175838

464.5

58.63347

56.79340408

2.669537137

7.536139866

465

58.72597

55.29211443

2.666666667

7.435866757

465.5

58.83805

53.47620358

2.663802363

7.312742549

466

58.78971

54.25897965

2.660944206

7.366069485

466.5

58.94767

51.70349242

2.658092176

7.190514058

467

58.80118

54.07318619

2.655246253

7.353447231

467.5

58.87355

52.9017568

2.652406417

7.273359389

468

58.84711

53.32956536

2.64957265

7.302709453

468.5

58.82273

53.72421275

2.646744931

7.329680263

469

58.84501

53.36355234

2.643923241

7.305036094

469.5

58.88026

52.79321719

2.641107561

7.265894108

470

58.94849

51.69024428

2.638297872

7.189592776

470.5

58.79106

54.23711019

2.635494155

7.364584862

471

58.75552

54.81301159

2.632696391

7.403580998

471.5

58.79022

54.2507178

2.62990456

7.365508658

472

58.91423

52.24391507

2.627118644

7.227995232

472.5

58.98408

51.11542023

2.624338624

7.149504894

473

59.06082

49.87715031

2.621564482

7.062375684

473.5

59.14165

48.57462314

2.618796199

6.969549708

474

58.97436

51.27237624

2.616033755

7.160473185

474.5

59.09091

49.39205976

2.613277134

7.027948475

475

59.00673

50.74977431

2.610526316

7.123887584

475.5

59.1207

48.91204889

2.607781283

6.993714956

476

59.11348

49.02836365

2.605042017

7.002025682

476.5

59.13135

48.74050248

2.602308499

6.981439857

477

59.1832

47.90576228

2.599580713

6.921398867

477.5

59.26821

46.53875587

2.596858639

6.821931975

478

59.26687

46.56028857

2.594142259

6.823509989

478.5

59.3842

44.67673382

2.591431557

6.684065665

479

59.39217

44.5489226

2.588726514

6.674497929

479.5

59.4

44.4233732

2.586027112

6.665086136

480

59.42013

44.10067655

2.583333333

6.640834025

480.5

59.48219

43.10650306

2.580645161

6.565554284

481

59.40273

44.37960316

2.577962578

6.661801795

481.5

59.43771

43.81894743

2.575285566

6.619588162

482

59.51443

42.59044197

2.572614108

6.526135301

482.5

59.49995

42.82218668

2.569948187

6.54386634

483

59.5126

42.61972704

2.567287785

6.528378592

483.5

59.53985

42.18374472

2.564632885

6.49490144

484

59.58827

41.4095482

2.561983471

6.435025112

484.5

59.59379

41.32132782

2.559339525

6.428166754

485

59.70225

39.58958104

2.556701031

6.292025194

485.5

59.70674

39.51795845

2.554067971

6.286331081

486

59.7726

38.46800595

2.551440329

6.202258133

486.5

59.7174

39.3479362

2.548818088

6.272793333

487

59.8646

37.00325979

2.546201232

6.083030478

487.5

59.9026

36.39891273

2.543589744

6.033151145

488

59.8049

37.95349603

2.540983607

6.160640878

488.5

59.8276

37.5920717

2.538382805

6.131237371

489

59.8035

37.975791

2.535787321

6.162450081

489.5

59.755

38.74847515

2.53319714

6.224827319

490

59.7588

38.68791231

2.530612245

6.219960796

490.5

59.8144

37.80222246

2.52803262

6.148351198

491

59.8914

36.57699622

2.525458248

6.047891882

491.5

59.9725

35.28823277

2.522889115

5.940389951

492

59.8802

36.75511302

2.520325203

6.062599526

492.5

59.928

35.99516817

2.517766497

5.999597334

493

59.9268

36.01423887

2.515212982

6.001186455

493.5

59.8584

37.10190018

2.51266464

6.091132915

494

59.9157

36.1906609

2.510121457

6.015867427

494.5

59.9233

36.06986391

2.507583418

6.00581917

495

59.8911

36.58176677

2.505050505

6.048286267

495.5

59.7598

38.67197536

2.502522704

6.218679551

496

59.8704

36.91099254

2.5

6.075441757

496.5

59.9153

36.19701906

2.497482377

6.016395853

497

59.9294

35.97291951

2.494969819

5.997742868

497.5

59.9616

35.46134371

2.492462312

5.954942796

498

59.9684

35.3533442

2.489959839

5.945867825

498.5

59.995

34.93099315

2.487462387

5.910244762

499

60.0262

34.43584252

2.48496994

5.868206074

499.5

59.9983

34.87860927

2.482482482

5.905811483

500

59.9789

35.1866043

2.48

5.93182976

SiC - непрямозонный полупроводник, поэтому для него строим зависимость sqrt(a)=f(hv)

Рисунок 9 - Зависимость корня коэффициента поглощения от энергии падающих фотонов для SiС - 4H

Оценка ширины запрещённой зоны:

Рисунок 10 - Экстраполяция линейной части графика для SiC

Ширина запрещённой зоны SiC ΔWSiC ≈ 3.3 eV

Вывод

В ходе лабораторной работы были исследованы коэффициенты поглощения полупроводников GaAs, Si и SiC-4H на основе снятого спектра коэффициента пропускания исследуемых материалов.

Каждый материал показал схожее свойство: С повышением длины волны коэффициент поглощения падает, что соответствует справочной зависимости собственного поглощения от длины волны.

Оценённые значение ширины запрещённой зоны материалов соответствуют табличным значениям.

Соседние файлы в предмете Физика твердого тела
  • #
    11.12.2025805.78 Кб0Ftt2.docx
  • #
    11.12.2025103.52 Кб0FTT2.xlsx