WFiIS

1. Dominik Kućma

2. Adam Skorek

Rok 2

Grupa :

2

Zespół:

11

Pracownia

Fizyczna 2

Temat: Krawędź absorpcji

Nr ćw.

126

Data wykonania:

28.03.2007

Data oddania:

4.04.2007

Zwrot do poprawy:

Data oddania:

Data zaliczenia:

OCENA:

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było wyznaczenie przerwy energetycznej półprzewodników przez pomiar współczynnika absorpcji światła w funkcji długości fali.

2. Przebieg ćwiczenia

W ćwiczeniu używaliśmy spektrofotometru cyfrowego Specol 11. Wykonaliśmy 2 serie pomiarów dla jednej próbki. Pomiar wykonywaliśmy co 5 nm, badając długości fali z przedziału 380 -700 nm najpierw zaczynając do 380 nm zwiększając długość fali co 5 nm, potem powrotem, od 700 nm zmniejszając co 5 nm aż do osiągnięcia początkowej wartości 380 nm. Odczytywaliśmy długość fali λ [nm] oraz procentową wartość współczynnika transmisji T. Wyniki umieściliśmy w tabeli w punkcie 3. Wartość graniczną energii wyznaczyliśmy stosując metodę najmniejszych kwadratów dla prostoliniowego odcinka wykresu.

3. Opracowanie danych

Wartości w tabelach przeliczaliśmy używając wzorów:

0x01 graphic

1. pomiar

λ [nm]

E [J]

E [eV]

T [%]

1/T

[E*ln(1/T)]2

380

5,23E-19

3,26

1,8

55,556

171,78

385

5,16E-19

3,22

2,0

50,000

158,68

390

5,09E-19

3,18

2,2

45,455

147,20

395

5,03E-19

3,14

2,7

37,037

128,51

400

4,97E-19

3,10

3,4

29,412

109,83

405

4,90E-19

3,06

4,5

22,222

90,11

410

4,84E-19

3,02

6,1

16,393

71,52

415

4,79E-19

2,99

8,0

12,500

56,93

420

4,73E-19

2,95

10,2

9,804

45,40

425

4,67E-19

2,92

12,5

8,000

36,79

430

4,62E-19

2,88

15,1

6,623

29,71

435

4,57E-19

2,85

18,0

5,556

23,88

440

4,51E-19

2,82

21,4

4,673

18,87

445

4,46E-19

2,79

25,1

3,984

14,83

450

4,41E-19

2,75

29,5

3,390

11,31

455

4,37E-19

2,72

33,9

2,950

8,69

460

4,32E-19

2,70

37,7

2,653

6,91

465

4,27E-19

2,67

40,3

2,481

5,87

470

4,23E-19

2,64

42,3

2,364

5,15

475

4,18E-19

2,61

44,3

2,257

4,52

480

4,14E-19

2,58

46,7

2,141

3,87

485

4,10E-19

2,56

49,7

2,012

3,19

490

4,05E-19

2,53

54,1

1,848

2,42

495

4,01E-19

2,50

58,8

1,701

1,77

500

3,97E-19

2,48

63,7

1,570

1,25

505

3,93E-19

2,45

67,9

1,473

0,90

510

3,89E-19

2,43

70,0

1,429

0,75

515

3,86E-19

2,41

70,6

1,416

0,70

520

3,82E-19

2,38

69,3

1,443

0,76

525

3,78E-19

2,36

68,7

1,456

0,79

530

3,75E-19

2,34

67,3

1,486

0,86

535

3,71E-19

2,32

66,4

1,506

0,90

540

3,68E-19

2,30

67,5

1,481

0,81

545

3,64E-19

2,27

68,9

1,451

0,72

550

3,61E-19

2,25

71,5

1,399

0,57

555

3,58E-19

2,23

75,1

1,332

0,41

560

3,55E-19

2,21

78,3

1,277

0,29

565

3,52E-19

2,19

81,6

1,225

0,20

570

3,48E-19

2,17

78,3

1,277

0,28

575

3,45E-19

2,16

85,9

1,164

0,11

580

3,42E-19

2,14

86,3

1,159

0,10

585

3,40E-19

2,12

85,1

1,175

0,12

590

3,37E-19

2,10

83,4

1,199

0,15

595

3,34E-19

2,08

81,1

1,233

0,19

600

3,31E-19

2,07

78,8

1,269

0,24

605

3,28E-19

2,05

76,2

1,312

0,31

610

3,26E-19

2,03

74,5

1,342

0,36

615

3,23E-19

2,02

73,0

1,370

0,40

620

3,20E-19

2,00

72,4

1,381

0,42

625

3,18E-19

1,98

72,2

1,385

0,42

630

3,15E-19

1,97

72,5

1,379

0,40

635

3,13E-19

1,95

73,4

1,362

0,36

640

3,10E-19

1,94

74,6

1,340

0,32

645

3,08E-19

1,92

76,0

1,316

0,28

650

3,06E-19

1,91

77,0

1,299

0,25

655

3,03E-19

1,89

79,1

1,264

0,20

660

3,01E-19

1,88

80,3

1,245

0,17

665

2,99E-19

1,86

79,3

1,261

0,19

670

2,96E-19

1,85

81,8

1,222

0,14

675

2,94E-19

1,84

81,4

1,229

0,14

680

2,92E-19

1,82

79,0

1,266

0,18

685

2,90E-19

1,81

77,4

1,292

0,21

690

2,88E-19

1,80

76,5

1,307

0,23

695

2,86E-19

1,78

77,4

1,292

0,21

700

2,84E-19

1,77

73,0

1,370

0,31


2.pomiar

λ [nm]

E [J]

E [eV]

T [%]

1/T

[E*ln(1/T)]2

700

2,84E-19

1,77

75,7

1,321

0,24

695

2,86E-19

1,78

76,6

1,305

0,23

690

2,88E-19

1,80

76,6

1,305

0,23

685

2,90E-19

1,81

80,2

1,247

0,16

680

2,92E-19

1,82

81,1

1,233

0,15

675

2,94E-19

1,84

81,7

1,224

0,14

670

2,96E-19

1,85

81,8

1,222

0,14

665

2,99E-19

1,86

81,5

1,227

0,15

660

3,01E-19

1,88

80,5

1,242

0,17

655

3,03E-19

1,89

91,1

1,098

0,03

650

3,06E-19

1,91

77,8

1,285

0,23

645

3,08E-19

1,92

76,6

1,305

0,26

640

3,10E-19

1,94

74,6

1,340

0,32

635

3,13E-19

1,95

73,4

1,362

0,36

630

3,15E-19

1,97

72,6

1,377

0,40

625

3,18E-19

1,98

72,0

1,389

0,42

620

3,20E-19

2,00

72,4

1,381

0,42

615

3,23E-19

2,02

72,8

1,374

0,41

610

3,26E-19

2,03

74,4

1,344

0,36

605

3,28E-19

2,05

76,4

1,309

0,30

600

3,31E-19

2,07

78,3

1,277

0,26

595

3,34E-19

2,08

81,2

1,232

0,19

590

3,37E-19

2,10

83,2

1,202

0,15

585

3,40E-19

2,12

85,3

1,172

0,11

580

3,42E-19

2,14

86,1

1,161

0,10

575

3,45E-19

2,16

86,1

1,161

0,10

570

3,48E-19

2,17

84,4

1,185

0,14

565

3,52E-19

2,19

81,7

1,224

0,20

560

3,55E-19

2,21

78,6

1,272

0,28

555

3,58E-19

2,23

71,4

1,401

0,57

550

3,61E-19

2,25

69,0

1,449

0,70

545

3,64E-19

2,27

67,4

1,484

0,81

540

3,68E-19

2,30

67,4

1,484

0,82

535

3,71E-19

2,32

66,4

1,506

0,90

530

3,75E-19

2,34

67,1

1,490

0,87

525

3,78E-19

2,36

68,1

1,468

0,82

520

3,82E-19

2,38

69,2

1,445

0,77

515

3,86E-19

2,41

70,2

1,425

0,73

510

3,89E-19

2,43

70,0

1,429

0,75

505

3,93E-19

2,45

67,8

1,475

0,91

500

3,97E-19

2,48

64,3

1,555

1,20

495

4,01E-19

2,50

59,3

1,686

1,71

490

4,05E-19

2,53

54,3

1,842

2,39

485

4,10E-19

2,56

50,3

1,988

3,09

480

4,14E-19

2,58

46,7

2,141

3,87

475

4,18E-19

2,61

44,1

2,268

4,57

470

4,23E-19

2,64

42,3

2,364

5,15

465

4,27E-19

2,67

40,3

2,481

5,87

460

4,32E-19

2,70

37,7

2,653

6,91

455

4,37E-19

2,72

34,1

2,933

8,59

450

4,41E-19

2,75

29,9

3,344

11,06

445

4,46E-19

2,79

25,1

3,984

14,83

440

4,51E-19

2,82

21,5

4,651

18,76

435

4,57E-19

2,85

18,4

5,435

23,28

430

4,62E-19

2,88

15,8

6,329

28,30

425

4,67E-19

2,92

12,7

7,874

36,23

420

4,73E-19

2,95

10,3

9,709

45,02

415

4,79E-19

2,99

8,1

12,346

56,37

410

4,84E-19

3,02

6,0

16,667

72,37

405

4,90E-19

3,06

4,5

22,222

90,11

400

4,97E-19

3,10

3,5

28,571

107,96

395

5,03E-19

3,14

2,7

37,037

128,51

390

5,09E-19

3,18

2,2

45,455

147,20

385

5,16E-19

3,22

2,0

50,000

158,68

380

5,23E-19

3,26

2,0

50,000

162,89

Na podstawie danych z tabel możemy wykreślić następujące wykresy:

1 pomiar:

0x01 graphic

2 pomiar:

0x01 graphic

Z wykresów odczytujemy wartości energii granicznej z obu pomiarów:

I pomiar: Eg = 28,6 ± 0,2 eV

II pomiar: Eg = 28,4 ± 0,2eV

4. Wnioski

Wyznaczenie przerwy energetycznej dla cienkiej warstwy półprzewodnika metodą pomiaru współczynnika absorpcji światła daje wyniki obdarzone sporą dokładnością. Zastosowanie cyfrowego spektrofotometru Specol 11 pozwoliło nam na minimalizację błędów odczytu oraz sprawiło, iż samo wykonanie ćwiczenia sprowadziło się do prostego, praktycznie całkowicie zautomatyzowanego pomiaru. Ćwiczenie uznajemy za poprawnie wykonane.