金属发射谱的特征是在高能端出现突然的强度降落,发射边和费米能的位置相对应,E>E后,态密度N(E)急降至零。在谱的低端,强度的下降相当于N(E)逐渐下降至零的情形。强度谱的形状还受多种因素影响,但发射谱的宽度应与费米能值相当。如果与自由电子费米能计算值比照还可估算出m*。通过软X射线发射测量得出的金属费米能(参照上面曲线)【按自由电子模型(5.24)式计算的和从X射线hk.发射谱实验测定的值工2m(【电子伏】m/m*元素实验值理论值0.89Li4.74.2±0.61.09Na-3.23.5±10.98Be13.5±2.513.80.554.0±1.5Mg7.216.0±21.33A112.0
通过软 X 射线发射测量得出的金属费米能(参照上面曲线) 金属发射谱的特征是在高能端出现突然的强度降落,发射边和 费米能的位置相对应,E > E F后,态密度 N(E)急降至零。在 谱的低端,强度的下降相当于 N(E)逐渐下降至零的情形。强 度谱的形状还受多种因素影响,但发射谱的宽度应与费米能 值相当。如果与自由电子费米能计算值比照还可估算出 m * 。 2 2 2 F F k E m
ENESoSoT=O°KT>O°KT-0°KD(E),N(E)F(E)D(E),N(E)F(E)D(E),N(E)F(E)半金属半导体绝缘体EEASoT=0°KT=O°KD(E),N(E)F(E)D(E),N(E)F(E)纯金属能带交叠的金属绝缘体、金属、半导体和半金属的分布函数
说明:在前面的的讨论中,我们已经看到求得态密度函数N(E)的重要性和困难性,要从理论上求出晶体的N(E),必须先给出晶体的能谱E.(K)表达式,一般说来,这是比较困难的(只有自由电子近似下,才有简明的表达式),即便是得到了,由于E,(k)函数的复杂性也会给求解N(E)带来不少数学上的困难,因此,从实验上来测定实际材料态密度函数就变得十分重要,软×射线发射谱是最常用的实验之一。此外,X射线的吸收谱一一电子从低能级向未被占据态的激发所致一也常被用来测量未被占据态的能态密度
说明:在前面的的讨论中,我们已经看到求得态密度函 数 N(E) 的重要性和困难性,要从理论上求出晶体的 N(E), 必须先给出晶体的能谱 En(k) 表达式,一般说来,这是比较 困难的(只有自由电子近似下,才有简明的表达式),即便 是得到了, 由于 En(k)函数的复杂性也会给求解 N(E)带来不 少数学上的困难,因此,从实验上来测定实际材料态密度函 数就变得十分重要,软 X 射线发射谱是最常用的实验之一。 此外,X射线的吸收谱——电子从低能级向未被占据态 的激发所致——也常被用来测量未被占据态的能态密度
二.光吸收与磁光吸收紫外光技术测定能带结构原理图如下所示:当光束射到金属上时,电子从费米能级以下跃迁到较高的一个能带,这种带间吸收可以用光学方法来观察,并获得能带形状的信息。因为结果涉及到两个能带,所以较高能带但只能先知道一个能带的形状,才能探知另一个能带情况。大多数金属的吸收频较低能作率位于紫外区。见Omar书p270一K0图5·46带间光吸收
二. 光吸收与磁光吸收 紫外光技术测定能带结构原理图如下所示:当光束射到金 属上时,电子从费米能级以下跃迁到较高的一个能带,这种带 间吸收可以用光学方法来观察,并获得能带形状的信息。 因为结果涉及到 两个能带,所以 但只能先知道一 个能带的形状, 才能探知另一个 能带情况。大多 数金属的吸收频 率位于紫外区。 见Omar 书p270
光学区段的光子能量仅足以激发同一能带中占据态与非占据态之间的跃迁(带内跃迁)或者相邻能带之间的跃迁(价带与导带之间的带间跃迁),在这一能谱区中(10-5cm~10-3cm),绝缘体和半导体的吸收性质与金属的完全不同,可以直接得出价带与导带间能隙大小的信息,入射波能量只有达到最小的能隙值时价带的电子才能被激发到导带中去,故绝缘体和半导体的强吸收从hQmn开始,这个最小能量值由能隙宽度给出:E。=hのminhのmin对应的波长称作基本吸收的吸收边。实际情况中影响光吸收的因素是复杂的,给出的能带信息需要仔细分析。GaAs的情况较简单,吸收主要决定于直接跃迁,吸收边很陡,其位置相当于价带和导带之间的能差,见下负图
光学区段的光子能量仅足以激发同一能带中占据态与非占据 态之间的跃迁(带内跃迁)或者相邻能带之间的跃迁(价带与导 带之间的带间跃迁),在这一能谱区中(10-5cm ~10-3cm ),绝缘 体和半导体的吸收性质与金属的完全不同,可以直接得出价带与 导带间能隙大小的信息,入射波能量只有达到最小的能隙值时, 价带的电子才能被激发到导带中去,故绝缘体和半导体的强吸收 从 开始,这个最小能量值由能隙宽度给出: 对应的波长称作基本吸收的吸收边 。实际情况中影响光吸 收的因素是复杂的,给出的能带信息需要仔细分析。GaAs 的情 况较简单,吸收主要决定于直接跃迁,吸收边很陡,其位置相当 于价带和导带之间的能差,见下页图。 min E g min min