Obwohl verschiedene spektroskopische Techniken zur Extraktion der Verbotsbandbreite oder Bandlücke von Halbleitern zur Verfügung stehen, gehören die meisten zu einer der folgenden drei Methoden: (1) Exzitonenabsorption, (2) Modulationsspektroskopie, (3) das am weitesten verbreitete Tauc-Diagramm. Die Exzitonenabsorption basiert auf der Mehrteilchentheorie und ist physikalisch am eindeutigsten, erfordert jedoch eine höhere Kristallqualität, Probenvorbereitung und experimentelle Durchführung. Das Tauc-Diagramm basiert auf der Einteilchentheorie und ignoriert Mehr-Elektronen-Effekte. Die Modulationsspektroskopie analysiert differentielle spektrale Merkmalevon Reflexion und Transmission unter äußerer Störung. Empirisch sind die Bandlückenenergien aus diesen drei Methoden in der Reihenfolge E_ex > E_MS > E_TP sortiert, wobei die drei Übergangsenergien jeweils aus Exzitonenabsorption, Modulationsspektroskopie und Tauc-Diagramm stammen. Grundsätzlich erwarten wir, dass, wenn E_g als Einzel-Elektronen-Bandlücke definiert wird, E_g > E_ex gilt, somit auch E_g > E_TP. In der Literatur wird E_TP oft als E_g interpretiert, was konzeptionell problematisch ist. Dennoch wird in vielen Fällen aufgrund der Schwierigkeit, den Exzitonenabsorptionspeak zu beobachten, die Inkonsistenz zwischen E_g und E_TP nicht bemerkt. Diese kurze Übersicht verwendet Beispiele aus echten Proben, um (1) zu veranschaulichen, wie die Exzitonenabsorptionsmerkmale von Probe und Messbedingungen abhängen; (2) Unterschiede zwischen E_ex, E_MS und E_TP aufzuzeigen, wenn sie gleichzeitig extrahiert werden können; (3) zu demonstrieren, wie das weitverbreitete Tauc-Diagramm irreführende Ergebnisse liefern kann. Abschließend wird darauf hingewiesen, dass wenn der Exzitonenabsorptionspeak nicht beobachtet werden kann, die Modulationsspektroskopie typischerweise eine nützlichere und vernünftigere Bandlücke als das Tauc-Diagramm liefern kann.

Halbleitermaterialien;Bandlücke;Exzitonenabsorption;Modulationsspektroskopie;Tauc-Diagramm