LCMS
Další informace
WebinářeO násKontaktujte násPodmínky užití
LabRulez s.r.o. Všechna práva vyhrazena. Obsah dostupný pod licencí CC BY-SA 4.0 Uveďte původ-Zachovejte licenci.

Determination of Band Gap in Metal Oxides Using UV-Vis Spectroscopy

Aplikace | 2024 | Agilent TechnologiesInstrumentace
UV–VIS Spektrofotometrie
Zaměření
Materiálová analýza
Výrobce
Agilent Technologies

Souhrn

Význam tématu


Stanovení šířky zakázané pásu polovodičových oxidů je klíčové pro návrh a optimalizaci materiálů v elektronice, optoelektronice, fotokatalýze a solární energetice. UV-Vis spektroskopie nabízí rychlou a neinvazivní metodu k odhadu této energetické hranice a poskytuje hlubší porozumění elektronové struktuře zkoumaných látek.

Cíle a přehled studie


Cílem studie bylo demonstrovat spolehlivé stanovení pásových mezer u oxidů GeO2, TiO2 (rutil) a ZnO prostřednictvím difuzní reflektance UV-Vis spektroskopie. Analýza byla prováděna na zařízení Agilent Cary 5000 UV-Vis-NIR a vyhodnocena v softwaru Cary WinUV, srovnány byly také vzorky v malých a velkých kelímcích.

Použitá metodika a instrumentace


  • Spektrofotometr Agilent Cary 5000 UV-Vis-NIR s příslušenstvím Praying Mantis pro difuzní reflektanci (objem vzorku již od 0,03 ml).
  • Software Agilent Cary WinUV pro akvizici dat, výpočty první derivace spekter, Kubelka–Munkovy funkce a Taucových grafů.
  • Rozsah měření 200–2500 nm (5,0–0,5 eV), výpočet energie fotonů hν a převod reflektance na Kubelka–Munkovu funkci F(R).
  • Identifikace pásové mezery z maxima první derivace spektra nebo extrapolací lineární části Taucova grafu.
  • Srovnání výsledků získaných z malého (0,03 ml) a velkého (0,25 ml) kelímku.

Hlavní výsledky a diskuse


  • GeO2: pásová mezera v rozmezí 5,98–6,07 eV (literární hodnota 5,95 eV).
  • TiO2 (rutil): pásová mezera 3,05–3,12 eV (literární ~3,00 eV).
  • ZnO: pásová mezera 3,24–3,28 eV (literární ~3,20 eV).
  • Minimální rozdíly mezi malými a velkými kelímky ukazují na vysokou reprodukovatelnost a konzistenci měření při úspoře vzorku.

Přínosy a praktické využití metody


  • Možnost přesného stanovení pásových mezer s velmi malým množstvím materiálu.
  • Rychlá výměna příslušenství a přesné ustavení vzorku díky mechanismu LockDown.
  • Vhodné pro výzkum fotokatalytických a solárních materiálů v akademické i průmyslové sféře.

Budoucí trendy a možnosti využití


  • Integrace teplotních komor při difuzní reflektanci pro sledování termochromních jevů.
  • Automatizace zpracování spekter a vyhodnocení pomocí strojového učení.
  • Rozšíření měřicího rozsahu do blízkého infračerveného spektra pro analýzu širšího spektra materiálů.

Závěr


Popsaná metodika spojuje robustní difuzní reflektanci s výkonnými výpočty v softwaru Cary WinUV a umožňuje přesné a reprodukovatelné stanovení pásových mezer polovodičových oxidů při minimálním odběru vzorku. Výsledné hodnoty jsou vynikající shodné s literaturou, což potvrzuje spolehlivost přístroje a postupu.

Reference


1. Zhu S.; Wang D. Photocatalysis: Basic Principles, Diverse Forms of Implementations and Emerging Scientific Opportunities. Adv. Energy Mater. 2017, 7(23), 1700841.
2. Carron R. et al. Bandgap of Thin Film Solar Cell Absorbers: A Comparison of Various Determination Methods. Thin Solid Films 2019, 669, 482–486.
3. Lange T. et al. Physical Properties of Thin GeO2 Films Produced by Reactive DC Magnetron Sputtering. Thin Solid Films 2000, 365(1), 82–89.
4. Mamba G.; Mishra A. K. Graphitic Carbon Nitride Nanocomposites: A New and Exciting Generation of Visible Light Driven Photocatalysts for Environmental Pollution Remediation. Appl. Catal. B: Environ. 2016, 198, 347–377.
5. Morales A. et al. Use of Diffuse Reflectance Spectroscopy for Optical Characterization of Un-Supported Nanostructures. Revista Mexicana de Física 2007, 53.5, 18–22.

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Toggle
High Temperature Dehydration Studies Using UV-Vis-NIR Diffuse Reflectance Spectroscopy
Application Note Materials Testing & Research High Temperature Dehydration Studies Using UV-Vis-NIR Diffuse Reflectance Spectroscopy Studying chemical transformations up to 300 °C using the Agilent Cary 5000 UV-Vis-NIR with the Praying Mantis accessory Authors Geethika Weragoda, Wesam Alwan, and Travis…
Klíčová slova
mantis, mantispraying, prayingreflectance, reflectancediffuse, diffusevis, vishvc, hvcoutlet, outletspectrophotometer, spectrophotometernir, niraccessory, accessorydrs, drschamber, chambertemperature, temperaturedehydration, dehydrationspectroscopy
Measurement of Diffuse Reflection from Catalyst Powders
Application Note Materials Testing and Research Measurement of Diffuse Reflection from Catalyst Powders Using the Praying Mantis accessory and Agilent Cary 5000 UV-Vis-NIR spectrophotometer Authors Introduction Eric Marceau UPMC — Laboratoire de Réactivité de Surface (UMR 7197 CNRS) Paris, France…
Klíčová slova
mantis, mantispraying, prayingdiffuse, diffusereflectance, reflectanceabsorbance, absorbancechamber, chambernickel, nickelnir, niraccessory, accessoryovertone, overtonetransformation, transformationwavelength, wavelengthvery, verydehydration, dehydrationvis
Agilent Cary 4000/5000/6000i Series UV-VIS-NIR Spectrophotometers
Agilent Cary 4000/5000/6000i Series UV-VIS-NIR Spectrophotometers
2022|Agilent Technologies|Brožury a specifikace
Unrivaled. Precise. Consistent. Agilent Cary 4000/5000/6000i Series UV-VIS-NIR Spectrophotometers Unrivaled Agilent is your premier resource and partner for molecular spectroscopy. The world-renowned Cary product line, encompasses FTIR, UV-Vis-NIR and Fluorescence, offering you a comprehensive range of molecular spectroscopy solutions. Answers…
Klíčová slova
accessory, accessoryreflectance, reflectancewavelength, wavelengthdiffuse, diffusenir, nirabs, absholder, holdercary, caryangle, anglemeasurements, measurementsingaas, ingaascoatings, coatingssample, sampleoptical, opticalfilm
Optical Characterization of Materials Using Spectroscopy
Applications of UV-Vis-NIR Optical Characterization of Materials Using Spectroscopy Application Compendium > Return to table of contents Table of contents Introduction  4 Optics  5 Characterizing Sub-Nanometer Narrow Bandpass Filters  Evaluation of the Cary Specular Reflectance Accessory for…
Klíčová slova
optical, opticalreturn, returnreflectance, reflectancecontents, contentstable, tableangle, angleincidence, incidencemeasurements, measurementswavelength, wavelengthtransmittance, transmittancereflection, reflectionspectrophotometer, spectrophotometermeasurement, measurementcoating, coatingbeam
Další projekty
GCMS
ICPMS
Sledujte nás
FacebookX (Twitter)LinkedInYouTube
Další informace
WebinářeO násKontaktujte násPodmínky užití
LabRulez s.r.o. Všechna práva vyhrazena. Obsah dostupný pod licencí CC BY-SA 4.0 Uveďte původ-Zachovejte licenci.