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紫外－可見(jiàn)漫反射光譜原理
物質(zhì)受光照射時(shí)，通常發(fā)生兩種不同的反射現(xiàn)象，即鏡面發(fā)射和漫反射。對(duì)于粒徑較小的納米粉體，主要發(fā)生的是漫反射。漫反射滿足Kubelka-Munk方程式：
式中，K為吸收系數(shù)，與吸收光譜中的吸收系數(shù)的意義相同；S為散射系數(shù)； R∞為無(wú)限厚樣品的反射系數(shù)R的極限值。
事實(shí)上，反射系數(shù)R通常采用與已知的高反射系數(shù)（R∞≈1）標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（如，BaSO4和MgO）比較來(lái)測(cè)量。如果同一系列樣品的散射系數(shù)S基本相同，則F(R)與吸收系數(shù)成正比；因而可用F(R)作為縱坐標(biāo)，表示該化合物的吸收帶。又因?yàn)?/span>F(R)是利用積分球的方法測(cè)量樣品的反射系數(shù)得到的，所以F(R)又稱為漫反射吸收系數(shù)。
利用紫外－可見(jiàn)漫反射光譜法（UV-vis DRS）可以方便的獲得粉末或薄膜半導(dǎo)體材料的能帶間隙。紫外－可見(jiàn)光譜的積分球附件原理如圖12-1所示，積分球是一個(gè)中空的完整球殼，其內(nèi)壁涂白色BaSO4漫反射層，且球內(nèi)壁各點(diǎn)漫射均勻。入射光照射在樣品表面，反射光反射到積分球壁上，光線經(jīng)積分球內(nèi)壁反射至積分球中心的檢測(cè)器，可以獲得反射后的光強(qiáng)，從而可以計(jì)算獲得樣品在不同波長(zhǎng)的吸收。
根據(jù)材料的紫外－可見(jiàn)漫反射光譜可以計(jì)算獲得半導(dǎo)體材料的吸收帶邊或禁帶寬度。具體求法是先對(duì)紫外－可見(jiàn)漫反射光譜圖求導(dǎo)，找到一階導(dǎo)數(shù)最低點(diǎn)，通過(guò)這個(gè)點(diǎn)作切線，切線與吸光度為零時(shí)所對(duì)應(yīng)的橫軸交點(diǎn)的波長(zhǎng)即為材料的吸收帶邊，同時(shí)也就得到了半導(dǎo)體的禁帶寬度。也可以根據(jù)吸收譜中的吸收系數(shù)，作出以光子能量hν為橫軸，（αhν）2為縱軸的曲線，如圖12-2所示。然后擬合光吸收邊所得直線在橫軸上的截距即為帶隙能量Eg。其中hν=h·c/λ，h=6.626×10-34 J·s為普朗克常數(shù)，c=3×108 m/s為光速，λ為相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，最后把能量轉(zhuǎn)化為電子伏特為單位（）。
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