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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 化学化工区 » 电化学 » 电分析测试 » 从M-S plot得到半导体的能级谱图的疑问
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yupeng2012

金虫 (正式写手)

[求助] 从M-S plot得到半导体的能级谱图的疑问已有2人参与

最近在学习使用M-S plot， 从一本半导体书中看到了这个能级图，对于参比电极区域的Vm, 我知道Vm就是实际测定的电压，Vm的改变会使左边半导体部分的Vs发生改变，当Vs=0V时，此时的Vm=Vfb, 也就是平带电压（从，但是我想问一下参比电极部分的qVm，这个q是指什么，我测M-S时，使用的是1.0mol/L KcL溶液，参比电极是饱和甘汞电极。还有一个问题，有关参比电极的选择，假如我使用饱和甘汞电极为参比电极从M-S图中得到的Vfb=2.0V，那么转换到这个已氢标为参比的能级图上是不是就应该是-2.24V（因为饱和甘汞电极的标准电位是0.24V），也就是说这个半导体的费米能级是-2.24V，我这样的理解有没有问题，还请高手给予指点，谢谢！

从M-S plot得到半导体的能级谱图的疑问
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从M-S plot得到半导体的能级谱图的疑问-1
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1楼2014-10-21 17:24:32
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回帖支持 ( 显示支持度最高的前 50 名 )

nanosolar

铜虫 (初入文坛)

【答案】应助回帖

感谢参与，应助指数 +1
你的理解基本正确。几个地方需要注意：
1. q是电荷(elementary charge)。使用qVm是因为费米能级以及导带价带是能量单位（相对于真空），而V是电位（相对于参比电极）。
2.如果相对SCE是2.0V，那么对SHE应该是2.24V。
3. 使用M-S要基于几个假设：比如测得的电容要来源于半导体的空间电荷区；在变换电位时导带和价带的边缘没有发生移动。
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4楼2014-10-21 23:40:27
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nanosolar

铜虫 (初入文坛)

【答案】应助回帖

1. SCE的氢标电位是＋0.24V (vs. SHE)，所以2.0V (vs. SCE) 转换成氢标电位是2.24V. 由于SHE相对于真空能级是大约4.5eV，你的平带电位相对于真空能级是6.74eV。

2. q或者e只是一个基本电荷，对应于电子的电量。它不特指一个过程中的某一种电荷，和你的溶液没有关系。
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yupeng2012
7楼2014-10-22 00:00:37
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Jackcd12

至尊木虫 (知名作家)

【答案】应助回帖

感谢参与，应助指数 +1
W(能量）=U(电压）×q（电荷）
参考电极的问题，平带电位相对于SCE时是2V，相对于氢标电极时，应该是2-0.24V。
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Themoreamanlearns,themoreheknowshisignorance!
2楼2014-10-21 19:49:33
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yupeng2012

金虫 (正式写手)
引用回帖:
2楼: Originally posted by Jackcd12 at 2014-10-21 19:49:33
W(能量）=U(电压）×q（电荷）
参考电极的问题，平带电位相对于SCE时是2V，相对于氢标电极时，应该是2-0.24V。

您好，非常感谢您的回复，对于参考电极的2-0.24V，是不是可以这样理解，平带电位相对于SCE是2V，SCE相对于氢标是-0.24V，所以平带相对于氢标就是2-0.24V。
q是电荷这个我知道，但是什么电荷，是测M-S plot时转移的电荷吗，我的溶液是1.0mol/LKcl溶液，q值是多少？
最后算出来的W值应该是（2-0.24）*q是吧，然后标在能级图还应该加一个负号，这样做没问题吧
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3楼2014-10-21 23:30:53
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Jackcd12

至尊木虫 (知名作家)

【答案】应助回帖

SCE相对于氢标（O)是+0.24V，你转换成氢标电位后就变成2-0.24V了。
对半导体能带能级的标识，物理学上习惯用能量单位eV标识，假设无穷远处能量为0,因为，所有的能级的能量都是 -X eV。而化学上，习惯用电位高度来标识能级，并以氢标为0做参考点，0点上面为负电位，下面为正电位方向。因此，你如果按化学电位标记能级的话，就不用考虑电荷q，直接写成电位就行了。
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yupeng2012
Themoreamanlearns,themoreheknowshisignorance!
5楼2014-10-21 23:44:06
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yupeng2012

金虫 (正式写手)
引用回帖:
4楼: Originally posted by nanosolar at 2014-10-21 23:40:27
你的理解基本正确。几个地方需要注意：
1. q是电荷(elementary charge)。使用qVm是因为费米能级以及导带价带是能量单位（相对于真空），而V是电位（相对于参比电极）。
2.如果相对SCE是2.0V，那么对SHE应该是2.24 ...

您好，非常感谢您的回复，关于电位的问题，饱和甘汞电极的标准电位是0.24V，则其相对于氢标的电位是-0.24V，但是我自己并不是很明白这个，书中的原话是“使用甘汞参比电极，则其Fermi能量相对于能量零点约为-0.24V，因为手册给出的甘汞电极的标准电位为0.24V”
还有一个问题就是，q值如何确定？是测M-S plot时转移的电荷吗，我的溶液是1.0mol/LKcl溶液，q值是多少？
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6楼2014-10-21 23:49:19
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yupeng2012

金虫 (正式写手)
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7楼: Originally posted by nanosolar at 2014-10-22 00:00:37
1. SCE的氢标电位是＋0.24V (vs. SHE)，所以2.0V (vs. SCE) 转换成氢标电位是2.24V. 由于SHE相对于真空能级是大约4.5eV，你的平带电位相对于真空能级是6.74eV。

2. q或者e只是一个基本电荷，对应于电子的电量。它 ...

你好，关于平带相对于SHE的电位，楼上应助的说是2-0.24V，而您给出的是2+0.24V，我有点糊涂了
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8楼2014-10-22 09:16:27
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yupeng2012

金虫 (正式写手)
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5楼: Originally posted by Jackcd12 at 2014-10-21 23:44:06
SCE相对于氢标（O)是+0.24V，你转换成氢标电位后就变成2-0.24V了。
对半导体能带能级的标识，物理学上习惯用能量单位eV标识，假设无穷远处能量为0,因为，所有的能级的能量都是 -X eV。而化学上，习惯用电位高度来标 ...

你好，关于平带相对于SHE的电位，楼上应助的说是2-0.24V，而您给出的是2+0.24V，我有点糊涂了
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9楼2014-10-22 09:16:58
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nanosolar

铜虫 (初入文坛)
是2.24V vs. SHE
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10楼2014-10-22 16:23:37
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