反應時間對CsxWO3粉體光吸收性能的影響

圖為不同水熱反應時間合成的銫鎢青銅(CsxWO3)粉體的漫反射吸收光譜。由圖可見,隨著反應時間的延長,CsxWO3在可見光區和短波近紅外區的吸光度逐漸增強;在波長450 nm左右出現吸光度的最低點,在紫外區和短波近紅外區具有較高的吸光度,表現出良好的紫外吸收性能和短波近紅外吸收性能。在紫外方向的吸收邊是因為CsxWO3的本征吸收,主要由CsxWO3的禁帶寬度決定;而在可見光區和短波近紅外的吸收可能與CsxWO3體系中的自由載流子吸收有關。一般來說,自由載流子濃度越高,自由載流子吸收就越明顯。文獻報導,CsxWO3是一種低電阻率材料,體系中存在較多的自由載流子,因而存在著較強的自由載流子吸收,而自由載流子的吸收係數a與自由載流子濃度和吸收光的波長有如下關係:
 
式(1)
式(1)中:N為介質折射率,e0為真空電容率,為載流子的有效品質,m為磁導率,μ為入射光波長,n為自由載流子濃度。可見自由載流子吸收係數α與照射波長的平方和自由載流子濃度n呈正比,因此CsxWO3在波長大於450 nm時,其吸光度隨著波長的增加而提高,在短波近紅外區表現出強烈的吸收性能。而水熱反應時間的延長,有助於反應的徹底進行和形成完整的晶體,同時可能增加了銫離子進入鎢青銅的含量,提高了CsxWO3體系中的載流子濃度,所以隨著反應時間的延長,其在可見光區和短波近紅外區的吸光度逐漸增加。
 
不同反應時間合成的CsxWO3粉體的漫反射吸收光譜
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