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文章编号:2096-9317(2022)03-0043-03
化合物半导体材料光电特性测试分析
陈子昂
南京大学电子科学与工程学院,江苏南京210023
摘要:为了获取化合物半导体材料光电特性,对其进1资料与方法
行测试分析。制备化合物半导体材料,将其作为实验
对象,利用X射线衍射仪和光度计对不同反应时间、
不同照射条件等多种实验条件下的材料光学性能和电为实现对化合物半导体材料光电特性的性能分析,
学性能进行探究。实验得出,在不同持续时间条件下,首先在实验进行中将去离子处理的水、乙醇、盐酸以
化合物半导体材料的吸收值存在较大差异;随着电压及正硅酸乙酯等物质,按照一定的摩尔比充分混合搅
的增加,三种照射条件下的化合物半导体材料电流均拌,并确保搅拌后各物质均匀分布在溶液当中。按照
呈现出逐渐增加的趋势,并且增加幅度基本相同。在上述操作得到所需的溶液后,向溶液当中添加活性物
化合物半导体材料实际应用中,通过其光学与电学特质[4]。在实验当中,可选用镉、锌等材料,将其溶于
性的协同作用,可达到提升光电转换效率的目的。
上述制备的混合溶液当中。在混合同时,添加适量的
关键词:化合物;光电协同;光电特性;半导体材料
催化剂,使其快速发生反应,并完成对溶胶酸碱性的
分类号:
调节。在充分搅拌一段时间后,确保其充分混合均匀。
将上述制备溶液放入培养皿当中,经过溶胶和凝胶的
0引言过程,最终老化、干燥。45~60d后,得到所需的干
凝胶材料。将干凝胶进行热处理,将其中含有的有机
光电过程是指在光辐射作用下,材料发生电化学物去除,最后将其与硫化氢气体进行气固反应,最终
反应的过程,即在光作用下,材料中的固体、离子、得到实验所需的化合物半导体材料,将这一材料作为
分子等物质由于吸收了光能,从而处于激发状态,在
实验研究对象。
此种条件下产生的电子与电荷将发生传递与转移[1]。

文章研究的化合物半导体材料是指由两种或以上金属
在实验过程中,除了制备化合物半导体材料所需
元素,以固定原子配比组合方式形成的化合物质,此
的清水、乙醇、盐酸等实验材料,为了得出实验对象
种物质具有固定的禁带宽度与常规半导体物质的性能。
光电特性的特点,还需要利用相应的仪器设备,测定
目前,市场材料研究领域中有关相关化合物半导体材
其性能参数。实验过程中所需的仪器设备包括X射
料的研究较多,现有的化合物半导体材料种类也相对
线衍射仪、光度计等。选用XRD-Terra-476980和
较多,不同的材料,其性质各异[2]。此类材料在我国
XRD-Terra-2350型号的X射线衍射仪。XRD-Terra-
经济市场内已基本实现了广泛应用。尽管化合物半导
476980和XRD-Terra-2350型号X射线衍射仪均具备
体材料的使用优势已十分突出,但关于此种材料的化
结构稳定、使用寿命长、应用范围广、无线传输等应
学性能研究在我国市场内仍存在留白。因此,文章将
用优势,能够为实验提供更高精度的数据[5]。在运行
在相关研究成果的基础上,以某化合物半导体材料为
[3]过程中,两种X射线衍射仪的工作电压均为220V,
例,研究此材料的光电特性。以期更加深入地掌握
化合物半导体材料的化学性能,为其在市场不同领域可存储240GB的数据,精度为-%。利用上述两
中的推广使用提供进一步的指导与帮助,发挥材料在种X射线衍射仪可实现对化合物半导体材料样本的结
实际应用中的价值与效能。构分析,并对其周围环境条件以及相关有机化合物进
行分析。实验过程中,光度计选用754PC-460型号紫
外可见分光光度计,该型号光度计具备1200L/mm紫
作者简介:陈子昂,男,南京大学硕士在读,研究方向为半导体与
[6]
固体电子学。外光栅和C-T单色器结构,在实验过程中可扩展至
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光电材料与器件2022年第3期总第165期光源与照明
10cm样品架。754PC-460型号紫外可见分光光度计性表2实验对象吸收值记录表
能参数记录如表1所示。波长/nm1h吸收值5h吸收值48h吸收值
表1754PC-

序号性能参数数值

1波长驱动自动

2波长范围/nm180~120
3波长准确度/nm±。为了更
4波长重复性/
5光谱带宽/nm4变化特点,给出如图1所示的变化趋势图。
6透射比准确度<%T

将上述制备的化合物半导体材料放入实验环境中,
并利用XRD-Terra-476980型号X射线衍射仪和XRD-吸收值
Terra-2350型号X射线衍射仪对实验对象的结构进行
测定和分析,再针对化合物半导体材料的非线性光学
性能进行实验测试研究。在得到实验对象光学性能的波长/nm
基础上,对其在接电线路当中的导电情况进行分析,图1化合物半导体材料吸收值变化
记录通电时实验对象的电流密度,以此对其光电转换
效率进行探究。
形式排布,并在X射线衍射仪的照射下降解持久性的在完成对化合物半导体材料的吸光与透射光谱
污染物质,在这一过程中不考虑电催化的降解过程,等光学性能的分析后,对材料的光电协同作用的特性
只针对实验对象本身的性能进行探究。根据上述步骤,进行探究。在暗态、可见光和紫外光三种不同照射条
记录各个操作得到的数据,并根据数据变化对化合物件下化合物半导体材料电机的电流与电压变化数据如
半导体材料的光电特性进行探究。表3所示。
表3化合物半导体材料不同照射条件下电流与电压表
2实验结果分析
电压/V条件I电流/A条件II电流/A条件III电流/A
-

在根据上述实验方法完成实验后,通过X射线衍

射仪测定得出化合物半导体材料为立方结构,材料的

微晶晶粒大小在几纳米到几十纳米,
材料当中发现了大量的活性物质。在经过高温加热处
理后,随着温度的上升和气体反应时间的加长,实验条件I为暗态照射条件;条件II为可见光照射条
对象的微晶晶粒逐渐增大,以此可初步得出:通过控件;条件III为紫外光照射条件。如表3所示,随着
制温度和气体反应时间可以实现对化合物半导体材料电压的增加,在三种照射条件下,化合物半导体材料
微晶晶粒尺寸大小的控制。的电流均呈现出逐渐增加的趋势,并且增加幅度基本
在上述论述基础上,对化合物半导体材料的吸光相同。
性进行探究,
谱。实验对象实验过程中的吸收值如表2所示,吸收在下列实验中,选取多个试件,对不同材料的
值为实验对象与参考样品之间的吸收差值。电流密度进行对比,普通半导体材料与化合物半导
如表2所示,可以看出,在不同持续时间条件下,体材料的电流密度对比结果如表4所示。普通半导体
化合物半导体材料的吸收值存在较大差异,并且在波材料与化合物半导体材料的光电转换效率对比结果如
长增加的过程中,各个时间条件下化合物半导体材料图2所示。如表4所示,化合物半导体材料的电流密
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光源与照明总第165期2022年3月光电材料与器件
度明显高于普通半导体材料的电流密度,
化学性能更优。如图2所示,与上述制备的化合物半在对化合物半导体材料的光学性能进行分析后,
导体材料相比,普通半导体材料的光电转换效率明显针对其光电特性进行探究,对材料光电的协同作用
更低[7]。进行深入分析。结合上述表3中的数据可以看出,随
表4普通半导体材料与化合物半导体着照射条件的不断优化,化合物半导体材料的电流
材料电流密度对比单位:A/cm2与电压增加幅度逐渐增大。在相同电压条件下,三种
条件下化合物半导体材料的电流始终呈现出条件I电
编号普通半导体材料化合物半导体材料
流<条件II电流<条件III电流的关系。


,通过对普通半导体材料与化合物
,文章上述制备
,电流密度增
加了3倍以上,光电转换效率也得到了明显提升。因此,
实验结果证明,化合物半导体材料的光电转换效率更
快,通过光电协同作用能够提高材料的光电特性,使
其光电化学性能进一步提升[8]。
转换效率/%4结束语
当前各类化合物半导体材料凭借其独特的应用优
反应时间/s势,已经成为光电化学领域的研究重点。文章通过实
图2光电转换效率对比验对化合物半导体材料的光电特性进行探究。实验结
果表明,化合物半导体材料在实际应用中通过光电的
3实验结果讨论协同作用,进一步地提升了材料的光学性能。在光电
,可以通过偏压的方式可实现对光电
协同作用的分析,以此达到提升光电转换效率的作用
根据实验数据可知,在化合物半导体材料当中各
和目的。
个物质含量保持不变的情况下,随着反应时间的不断
增加,吸收边会向着长波方向移动,并且结合表2中参考文献
的数据可以看出,反应时间越长,化合物半导体材料[1]***的有机电子传输材料的合成及光电性能
的吸收值最高值越高。同时,随着波长的不断增加,研究[D].湘潭:湘潭大学,2021.
[2]雷宗霖,张毓哲,丁科,
各个反应时间下,化合物半导体材料的吸收值均呈现ZnO纳米棒结构及光电特性的影响[J].功能材料,2021,52(3):
出明显的先增加后降低的趋势。最后,若波长继续延3214-3220.
[3]尹媛,杨英,王玉,
伸,则化合物半导体材料的吸收值变化将逐渐趋于平26
性质和缺陷特性研究[J].宝鸡文理学院学报(自然科学版),2021,
缓,无限接近于零。41(3):73-79,87.
[4]彭强,柯海鹏,李杏莲,
Ge/Si异质结光电特性调控机制[J].硅酸盐学报,2021,49(1):180-
在实验过程中发现,对于化合物半导体材料而言,
188.
其吸收光谱具有以下几方面特点:第一,在反应时间[5]卞斯达,周剑章,、光致发光光谱和紫外可见
不变的情况下,随着实验样品当中活性物质含量的不吸收光谱在纳米半导体光电器件研究中的联用[J].电化学,2021,
27(1):45-55.
断增加,吸收边会向着长波方向转移;第二,在活性[6]郭照师,秦文斌,李景,
物质含量相同的情况下,气体反应时间的不断增加,耦合[J].发光学报,2021,42(1):98-103.
材料的吸收边会向着长波方向不断移动。除此之外,[7][D].上海:
中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所),2021.
对实验样品的禁带宽度进行分析,其微晶的禁带宽度[8][D].上海:东华大
都会比相应半导体材料的禁带宽度更大。学,2021.
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