Actividad evaluativa de Caracterización de Materiales

Actividad evaluativa de Caracterización de Materiales

Alumno: Leonel Díaz Tato

Matrícula:1940817

Introducción

Siendo uno de los objetivos principales el contar con materiales que trabajen en el rango de luz visible, está técnica de caracterización es de fundamental importancia para corroborar el espectro de trabajo de los diferentes semiconductores. Casi siempre el rango de longitudes de ondas que se utilizan varían entre los 200 y 1000 nm. Principalmente en el rango ultravioleta –visible. En general, el intervalo de banda de los materiales se puede saber, obteniendo el espectro de absorción o el espectro de reflexión difusa en dependencia del tipo de material que sea, relacionándolo con la longitud de onda o la energía que emiten los electrones que realizan sus transiciones que pueden ser de forma directa o indirecta.

1.Uso de la espectroscopia UV-Vis para la medición de la banda prohibida en un semiconductor. Ejemplos.

Ejemplo 1: Cálculo de banda de energía prohibida de CdTe por el método de punto de inflexión.

El cálculo de la banda de energía prohibida de CdTe fue efectuado utilizado el método del punto de inflexión en la curva de transmitancia obtenido con un espectrómetro Ultravioleta visible. El valor obtenido de 1.501 eV como resultado, concuerda plenamente con los valores que se encuentra en la literatura de semiconductores; los procedimientos involucrados en este cálculo es sumamente sencillo comparado con otros métodos que sirven para calcular lo mismo.

Método de punto de inflexión: Para determinar la banda de energía prohibida de los semiconductores se basa en el criterio del nivel de energía mínima necesaria de los fotones para romper el enlace covalente de la red cristalina y promover los electrones de este semiconductor de la banda de valencia hasta la banda de conducción. Indicando que, a partir de un punto correspondiente a una longitud de onda, la absorción de fotones ya no promueve electrones a la banda de conducción, porque la energía de los fotones es menor al ancho de la banda prohibida. Este punto está caracterizado por el punto de inflexión de la curva de transmitancia del semiconductor.

Transmitancia de CdTe: Como puede observar la gráfica de la transmitancia de CdTe en la fig. 1, presenta un punto de inflexión en torno a = 826 nm, a partir de ello el proceso de absorción se torna insignificante para la promoción de electrones: los fotones que inciden con longitudes onda mayores a 826 nm ya no tienen energía suficiente para promover los electrones de valencia a la banda de conducción del semiconductor CdTe.

[pic 1]

Fig. 1 Curva de transmitancia del semiconductor de CdTe

Cálculo de banda de energía prohibida: Aprovechando este criterio, la absorción ocurre cuando [pic 2].

Por tanto, la mínima energía capaz de promover un electrón de la banda de valencia a la banda de conducción está dado por

[pic 3]

Reemplazando los valores: el valor de  = 825.945 nm, la que se obtiene derivando la curva de transmitancia de CdTe ; los otros valores h y c son conocidos, pues son constante de Planck (4.135667 x 10-15 eV) y velocidad de luz ( 3x 108 m/s), respectivamente, se tiene la siguiente tabla.[pic 4]

[pic 5]

Ejemplo 2: Cálculo de banda de energía prohibida del CoFe2O4 

El band gap fue calculado a partir de los datos de reflectancia por la función de Kubelka-Munk y utilizando la función de Tauc

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