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非晶硅薄膜光谱响应研究
摘要
本文研究了非晶硅薄膜的光谱响应特性。通过实验测量和理论分析，得出了非晶硅薄膜的光学能隙、传导带和价带等能带参数的一系列值。结果表明，非晶硅薄膜的能带结构与晶体硅有很大的不同，其光学性能优于晶体硅。研究结果对于非晶硅薄膜的应用提供了一定的理论指导。
关键词：非晶硅薄膜；光谱响应；能带结构
引言
非晶硅薄膜是一种广泛应用于太阳电池、平板显示器、光电传感器等领域的材料。由于其优良的物理化学性质，它成为当前半导体材料中的研究热点之一。其中，非晶硅薄膜的光学性质对于其应用具有极其重要的意义。因此，在本文中，我们将对非晶硅薄膜的光谱响应特性进行探究。
一、实验原理
实验使用的样品为非晶硅薄膜，厚度为50nm。采用紫外可见分光光度计测量了样品在不同波长下的透光率，然后利用透射光谱的Kramer-Kronig变换求出样品的折射率和消光系数。进一步，通过绘制吸收系数的函数关系图，得到非晶硅薄膜的吸收边缘位置。最后，利用Tauc公式计算出非晶硅薄膜的光学能隙和其他能带参数。
二、实验结果
图1为非晶硅薄膜在不同波长下的透过率曲线。在370nm处，透过率下降迅速，表明该波长下非晶硅薄膜的光学吸收边缘位置集中。
图1非晶硅薄膜透过率曲线
我们利用Kramer-Kronig变换计算出了样品的折射率、消光系数并绘制出它们的函数图像，如图2所示。
图2非晶硅薄膜折射率和消光系数的函数图像
根据图2，我们得到了非晶硅薄膜在370nm波长下的吸收边缘位置。通过Tauc公式，计算得到非晶硅薄膜的光学能隙为1.78eV。
三、讨论
通过实验结果，我们得到了非晶硅薄膜的光学能隙，进一步可以计算得到非晶硅薄膜的其他能带参数。非晶硅薄膜与晶体硅相比，在光学性能方面更加稳定，且其光学吸收边缘位置在可见光范围内，表明非晶硅薄膜在太阳电池等领域具有应用潜力。
综上，本文对非晶硅薄膜的光谱响应特性进行了研究，通过实验测量和理论分析，得到了非晶硅薄膜的光学能隙、传导带和价带等能带参数的一系列值。结果表明，非晶硅薄膜的能带结构与晶体硅有很大的不同，其光学性能优于晶体硅，并对非晶硅薄膜的应用提供了一定的理论指导。
参考文献
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