Compiti ed esercitazioni VERIFICATO
Relazione Fisica dei materiali con laboratorio
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Di cosa parla
- Introduzione e Strumentazione:
- L'esperienza di laboratorio ha esplorato l'assorbimento ottico nei materiali utilizzando uno Spettrofotometro Jasco V-570, capace di misurare trasmissione, riflessione e assorbanza in un range spettrale che va dall'IR (2500 nm) all'UV (200 nm).
- La strumentazione include due sorgenti luminose (filamento per VIS-IR, arco per UV-IR), due reticoli di diffrazione e due rivelatori (fotomoltiplicatore per UV-VIS, fotoconduttivo per IR).
- Sono stati impostati parametri chiave come la modalità fotometrica (T, R, ABS), la banda passante (ΔBP), il data pitch (ΔDP) e il tempo di acquisizione (tA), assicurando che ΔDP < ΔBP per misure accurate.
- Parte 1: Filtri Ottici:
- Sono state misurate le trasmissioni di quattro filtri ottici: trasparente, verde chiaro, verde scuro e rosso.
- È stato calcolato il coefficiente di assorbimento (α) per il filtro trasparente, utilizzando la relazione che collega intensità trasmessa, coefficiente di riflessione (R) e spessore (t). Il valore di R utilizzato era 0.05.
- Parte 2: Campioni di Silicio:
- L'assorbanza è stata misurata per tre campioni di silicio con spessori diversi (0.16 cm, 0.30 cm, 1.00 cm).
- Identificato il campione meno drogato (Silicio 2) in base ai valori più bassi di assorbanza a basse energie, il che suggerisce meno interazioni intrabanda dovute al drogaggio.
- Il coefficiente di riflessione (R) per il silicio 2 è stato calcolato pari a 0.273 ± 0.005.
- Analizzando il grafico di √α in funzione dell'energia del fotone incidente (hv), sono stati stimati i punti di assorbimento ed emissione di fononi: EG - ℏω = 1.05 ± 0.01 eV e EG + ℏω = 1.16 ± 0.01 eV.
- Da questi, è stato calcolato l'energy gap (EG) del silicio pari a 1.10 ± 0.01 eV e l'energia del fonone (EF) pari a 0.05 ± 0.01 eV.
- Parte 3: Film Sottili di CdS:
- Sono stati misurati gli spettri di assorbanza di film sottili di CdS depositati su substrati di mica e SiO2.
- Sfruttando i fenomeni di interferenza (massimi e minimi) osservati negli spettri, è stata determinata la relazione tra il numero d'ordine (m) e il reciproco della lunghezza d'onda (1/λ).
- Utilizzando la formula 2dn cosθ = mλ (con θ=0), sono stati calcolati gli spessori dei film: d = 1950 ± 20 nm per CdS su mica e d = 1745 ± 30 nm per CdS su SiO2.
- Conclusioni:
- I risultati della trasmissione dei filtri ottici sono coerenti con le loro caratteristiche cromatiche, con il filtro trasparente che non assorbe nel visibile.
- Il valore dell'EG del silicio calcolato (1.10 eV) è in ottimo accordo con il valore tabulato di 1.11 eV.
- L'analisi delle figure di interferenza ha permesso una determinazione accurata dello spessore dei film sottili.