Bandlücke-Photonenenergie

Das Termschema eines Atoms zeigt die erlaubten, diskreten Energiezustände des Elektrons. Beim Übergang vom Atom/dünnen Gas zum Festkörper/dichtes Gas verbreitern sich diese erlaubten Energiezustände zu sog. Bändern.

Das oberste noch voll (!) mit Elektronen besetzte Band nennt man Valenzband (VB). Jenes darüber wird als Leitungsband (LB) bezeichnet. Bei Isolatoren und Halbleitern ist jenes Leitungsband leer. Zwischen VB und LB befindet sich beim Isolator eine breite Bandlücke, wohingegen diese bei Halbleitern weniger breit ist. Bei Metallen überlappen sich VB und LB bzw. das LB ist nicht komplett leer. Dies ist auch der Grund dafür, warum Metalle selbst bei geringen Temperaturen leiten, da sich eben frei bewegliche Elektronen im LB befinden. Bei Halbleitern müssen erst durch Zuführung von Energie in Form von Licht, elektrischer Spannung oder Wärme Elektronen vom VB über die Bandlücke hinweg ins LB gehoben werden. Dadurch steigt bei Halbleitern auch die Leitfähigkeit mit zunehmender Temperatur, denn es befinden sich mit steigendem T immer mehr Elektronen im LB.

Bei einer Photodiode wird vereinfacht ausgedrückt ein Elektron durch ein absorbiertes Lichtteilchen (Photon) vom Valenzband ins Leitungsband gehoben. Dadurch ist an der Photodiode eine elektrische Spannung zu messen. Diese Spannung hängt von der Lichtintensität und von der Farbe (Wellenlänge) der Photonen ab.

Für folgenden Versuch nehmen wir anstelle von Photodioden gewöhnliche, verschiedenfärbige LEDs. Es wird aus diesen immer ein Paar gebildet, wobei eine LED an eine Spannungsquelle angeschlossen wird und Licht aussendet, während die andere LED dieses Licht gegebenenfalls absorbiert und an dieser dann eine Photospannung zu messen ist.

Damit auch wirklich nur das Licht der Sende-LED auf die Empfänger-LED trifft, werden beide in einen kurzen, schwarzen Silikonschlauch mit einem Innendurchmesser von 5 mm gesteckt. Diesen erhält man günstig auf ebay.

Nun ist für sämtliche Paarungen jeweils zu überprüfen, ob eine Photospannung gemessen werden kann. Die Ergebnisse trägt man in folgende Tabelle:

 

Jetzt beginnt die Auswertung für die Schüler. Sie sollen anhand der Tabelle folgende 2 Reihungen vornehmen:

1.) Sortiere die LEDs nach der Größe ihrer Bandlücke

2.) Sortiere die LEDs nach der Energie ihrer Photonen

Wenn die Schüler alles richtig gemacht haben können sie zeilenweise erkennen, dass die Bandlücke von UV zu IR abnimmt. Spaltenweise betrachtet müssten sie feststellen, dass die Photonenenergie von UV zu IR abnimmt.

Ein Vergleich mit dem Spektrum lässt erkennen, dass die Energie der Photonen mit der Frequenz f zunimmt. Dies drückt ja auch die bekannte Planck’sche Beziehung E = h · f aus.

Eine wichtige Schlussfolgerung ist aber auch, dass Lichtemission scheinbar als Sprung von oben nach unten im Termschema zu verstehen ist. UV-LEDs mit ihrer größeren Bandlücke benötigen also nicht nur Photonen größerer Energie/Frequenz um diese zu überwinden, sondern emittieren auch beim Sprung von Elektronen vom LB ins VB Photonen höherer Energie.

 

Einfachstes Experiment zur Photonenenergie

Ein sehr simples Experiment zur Photonenenergie hätte ich noch. Blaue Photonen besitzen ja etwa eine höhere Energie als rote gemäß der Formel E = h · f = h · c / λ. Dies zeigt sich auch dadurch, dass eine blaue LED zum Betrieb eine höhere Spannung benötigt als eine rote LED. Genau dies untermauert der folgende Versuch.

Verschiedenfärbige LEDs sind über Vorwiderstände an ein Potentiometer angeschlossen. Erhöht man mit diesem schön langsam die Spannung, so leuchtet zuerst die Infrarot-LED, dann die rote, gefolgt von der grünen, blauen und der UV-LED. UV-Licht benötigt also in der Tat mehr Energie als IR, da die UV-Photonen mehr Energie besitzen als jene des IR-Lichts.

Für die IR-LED benötigen die Schüler aber ihr Smartphone, um das Leuchten wahrnehmen zu können. Denn im Gegensatz zum menschlichen Auge ist die Kamera auch IR-sensibel. Auch das lernen sie bei diesem Experiment.

Die fertige Platine:

Bei U = 0 V leuchtet natürlich noch keine LED:

Bei 1.26 V beginnt die IR-LED schwach zu leuchten. Im Bild ist ein leichter violetter Schimmer zu erkennen:

Bei U = 1.38 V ist dann die rote LED an der Reihe zu leuchten:

Bei 1.74 V startet die grüne LED:

Die blaue LED benötigt rund 2.48 V um zu leuchten:

Schlussendlich bei 2.99 V kann sich dann auch die UV-LED nicht mehr zurückhalten:

Diese Platine können die Schüler auch ohne Schwierigkeiten selbst löten. Die Kosten pro Platine sind überschaubar und liegen bei rund 6 Euro. Im Gegenzug tauchen sie in die Welt der Elektronik (z.B. Vorwiderstand einer LED, Potentiometer als Spannungsteiler) & Quantenphysik ein 😉

Bandlücke eines LDRs bzw. von Cadmiumsulfid

Ein lichtabhängiger Widerstand (engl. light dependend resistor oder kurz LDR) ändert seinen elektrischen Widerstand je nach Lichteinfall/Lichtintensität. Je höher diese, umso geringer ist der Widerstand des LDRs. Diese Eigenschaft lässt sich in vielen Schaltungen nutzen etwa bei einer Lichtschranke.

LDRs bestehen in der Regel aus Cadmiumsulfid (CdS) mit einer Bandlücke von etwa 2.4 bis 2.45 eV (eV = Elektronenvolt = 1.6 · 10^ –19 J). Das unterhalb der Bandlücke befindliche Valenzband (VB) ist in der Regel komplett gefüllt und trägt daher zur Leitfähigkeit des Halbleiters nichts bei. Das über der Bandlücke befindliche Leitungsband (LB) ist bei Halbleitern normalerweise komplett leer und trägt ebenfalls nichts zur Leitfähigkeit bei.

Damit nun Elektronen vom VB ins LB „springen“ können, benötigen sie Energie, mindestens im Ausmaß der Breite der Bandlücke Eg, also bei Cadmiumsulfid mindestens 2.4 bis 2.45 eV. Diese Energie kann zum Beispiel durch Erhitzung, also thermisch zugeführt werden. Mit zunehmender Temperatur gelangen immer mehr Elektronen ins Leitungsband und reduzieren dadurch des elektrischen Widerstand des Halbleiters. Halbleiter besitzen daher einen sog. negativen Temperaturkoeffizienten (NTC), da R und T indirekt proportional zueinander sind!

Diese Sprünge im Termschema können aber natürlich auch durch Licht ausgelöst werden. Die einzelnen Photonen/Lichtteilchen besitzen ja nach der berühmten Planckschen Beziehung E = h · f eine Energie direkt proportional zur Frequenz f. Je höher f, desto größer E. Blaue Photonen besitzen demnach eine höhere Energie als rote Photonen. Dies hat zufolge, dass für einen Sprung über die Bandlücke rotes Licht oft nicht ausreicht, sehr wohl aber blaues:

Kennt man die Breite Eg der Bandlücke kann man sich die minimale Frequenz f bzw. maximale Wellenlänge λ ausrechnen, welche gerade für einen Sprung vom VB ins LB ausreicht. Konkret für Cadmiumsulfid beträgt diese Grenzwellenlänge λ = 508 nm und liegt daher im türkis-grünen Spektralbereich:

Strahlt man also einen lichtabhängigen Widerstand mit Licht unterschiedlicher Farbe an so sollte man feststellen, dass der Widerstand des LDRs erst unterhalb einer Wellenlänge von 508 nm sprunghaft abfallen wird. Genau darum geht es in diesem Experiment.

Ich erzeuge mit einer starken, weißen LED-Taschenlampe, zweier Schlitzblenden und einem Beugungsgitter zunächst ein schönes Spektrum:

Danach bewege ich einen LDR schön langsam durch das Regenbogenspektrum und verfolge zeitgleich dessen Widerstand. Im grün-türkisen Spektralbereich sollte dann R sprunghaft abnehmen, soweit die Theorie…

Eine starke Taschenlampe mit verstellbaren Lichtkegel hatte ich bereits in meinem Fundus:

Damit wirklich nur ein sehr schmales Lichtbündel auf das Beugungsgitter fällt und nur so in weiterer Folge ein scharfes Spektrum garantiert ist, habe ich mir aus Karton zwei Schlitzblenden gebastelt:

Der simple Aufbau: Im Vordergrund die Taschenlampe, dann die beiden Schlitzblenden und dahinter das Beugungsgitter mit konkret 500 Linien/mm:

Diem LDRs habe ich günstig bei Neuhold-Elektronik in Graz besorgt, mein absolutes Lieblingsgeschäft bzw. überhaupt fast das Einzige, indem ich abgesehen von Lebensmitteln einkaufen gehe 😉

Widerstand im Hellen:

Widerstand im Dunklen:

Wie schon erwähnt möchte ich die LDR schön langsam durchs Regenbogenspektrum bewegen und die Stelle ausfindig machen, an der der Widerstand schlagartig sinkt. Diese Bewegung könnte ich manuell durchführen aber auch maschinell, ich habe mich für letzteres entschieden. Dazu werde ich einen Schrittmotorschlitten eines alten DVD-Laufwerks verwenden:

Die Ansteuerung übernimmt ein Arduino-Nano, hier der komplette Schaltplan:

Mit den beiden Tastern bewege ich den Schrittmotor/den Schlitten immer um eine vorgegebene Anzahl an Schritten nach rechts bzw. links. Als Schrittmotortreiber verwende ich jenen von easydriver:

Hier erkennt man gut das Potentiometer zum Einstellen der Versorgungsspannung für den Schrittmotor und dann die beiden Tasten, um den Schlitten immer nur 1–mal pro Tastendruck um z.B. 10 Schritte nach rechts bzw. links fahren zu lassen:

Schnell war dann auch eine Montierung für den DVD-Schlitten gebastelt:

Auf den Laserkopf klebte ich einen Metallwinkel, welcher dann der Befestigung des LDRs dient:

Der fertige Aufbau:

Hier erkennt man gut den montierten LDR, ein zweiter anderer Type steht auch zur Verfügung:

Der einfache Arduino-Code:

#include <AH_EasyDriver.h>

//AH_EasyDriver(int RES, int DIR, int STEP);
// RES -> RESOLUTION per full revolve
// DIR -> DIRECTION PIN
// STEP -> STEPPING PIN
AH_EasyDriver stepper(200,8,9);   // Initialisation

// DIR-Pin = Pin 8
// STEP-Pin = Pin 9

const int button_left = 3;      // the digital-input for the button for left-step
const int button_right = 12;    // the digital-input for the button for right-step


// =================
// ===   SETUP   ===
// =================

void setup()
   {
    //  Serial.begin(57600);

    pinMode(button_left, INPUT);
    pinMode(button_right, INPUT);


    stepper.setSpeedRPM(20);          // RPM , rotations per minute

    // RPM = 1 entspricht einer Umlaufszeit von 30 Sekunden!!!
    // RPM = 10 entspricht einer Umlaufszeit von 3 Sekunden!!!
    // RPM = 20 entspricht einer Umlaufszeit von 1.5 Sekunden!!!
    // =======================================================

    //stepper.setMicrostepping(3);            // 0 -> Full Step                                
                                              // 1 -> 1/2 microstepping
                                              // 2 -> 1/4 microstepping
                                              // 3 -> 1/8 microstepping
  
    //stepper.setSpeedHz(100);           // Hz, steps per second
   }


// ================
// ===   LOOP   ===
// ================

void loop()
   {
    //stepper.move(1000,0);    // 0 = im Uhrzeigersinn, 1 = gegen Uhrzeigersinn
    //stepper.move(1000,1);    // 0 = im Uhrzeigersinn, 1 = gegen Uhrzeigersinn

    // move = 800 entspricht einer vollen Umdrehung!!!
    // ===============================================

    //stepper.rotate(180.0);  // Rotiert um einen bestimmten Winkel, wobei 180 = eine volle Umdrehung!!!
    //stepper.revolve(1.0);   // Rotiert vollständig herum eine bestimmte Anzahl, wobei 1 = 2 volle Umdrehungen!!!
    
  
    //delay(100);

    if(digitalRead(button_left) == 0)    // button pressed for a step to the left
       {
        stepper.move(10,1);    // 0 = im Uhrzeigersinn, 1 = gegen Uhrzeigersinn, move = 800 = 1x full rotation

        delay(130);     // delay to avoid double-steps when the button is only pressed once
       }

    if(digitalRead(button_right) == 0)    // button pressed for a step to the right
       {
        stepper.move(10,0);    // 0 = im Uhrzeigersinn, 1 = gegen Uhrzeigersinn, move = 800 = 1x full rotation

        delay(130);     // delay to avoid double-steps when the button is only pressed once
       }
  
   }

 

So, mittlerweile habe ich den Arduino-LDR-Aufbau mit dem Spektrumaufbau verheiratet und ich konnte erste Messungen durchführen:

Die lichtempfindliche Fläche des LDRs ist ja recht groß. Da ich aber im Grunde den Widerstand in Abhängigkeit von möglichst einer einzelnen Wellenlänge bestimmen möchte und nicht von einem Wellenlängenbereich, musste ich dem LDR eine Schlitzblende verpassen. So erfasst er wirklich defacto nur noch ein einzelnes λ, wenn ich mit ihm durchs Regenbogenspektrum der Taschenlampe fahre. Die Intensität des durch den engen Schlitz auf den LDR dringenden Lichts ist aber natürlich sehr gering. Daher fallen die gemessenen Widerstandsmesswerte sehr hoch aus!

Das weiße Papier für die bessere Sichtbarkeit des Spektrums habe ich dann auch gleich an der LDR festgeklebt:

Hier die einzelnen Messwerte von rot nach blau gereiht:

Von den Ergebnissen war ich dann doch sehr überrascht, denn ich hatte eigentlich ja folgenden Verlauf erwartet:

Durch die Bandstruktur des Cadmiumsufids mit der konkreten Bandlücke von 2.45 eV hätte ich erwartet, dass erst Photonen mit λ < 508 nm dazu imstande wären, Elektronen ins Leitungsband zu heben und dadurch den elektrischen Widerstand dramatisch zu senken. Für längerwelligeres Licht als 508 nm hätte eigentlich der Widerstand sehr hoch sein müssen, da in diesem Bereich eben keine Elektronen ins LB gehoben werden können um dann die Leitfähigkeit zu steigern.

Ich erhielt aber stattdessen folgenden, komplett anderen Widerstandsverlauf:

Im Anschluss an die Messungen konsultierte ich daher Chatgpt und eine sehr spannende Diskussion entbrannte. Ich kam zum Schluss, dass meine Messergebnisse kein Fehler waren, sondern stimmten. Im Internet fand ich dann folgende typische Resonanzkurve eines CdS-Fotowiderstands:

Um diese Kurve mit meiner vergleichen zu können, muss eine davon natürlich um die x-Achse gespiegelt werden. Denn während ich den Widerstandswert R auftrage, ist im unteren Graph das Ansprechverhalten (engl. response) des LDRs angegeben. Je größer mein Widerstand, desto geringer ist dieses Ansprechverhalten und vice versa. Aber beide Kurven decken sich dann ausgesprochen gut.

Man darf auch nicht vergessen, dass ich die Wellenlängen, an denen sich der LDR im Regenbogenspektrum befunden hat, nur grob anhand der Farbe geschätzt habe. Man hätte auch über die Formel sin(φ) = n · λ / d für die Beugung am Gitter die Wellenlänge λ für die jeweilige Position berechnen können. Ich kenne ja die Distanz des LDRs zum Maximum 0-ter Ordnung, die Distanz Schirm–Beugungsgitter, die Gitterkonstante d (500 Linien/mm, d = 1/500 mm) und die Ordnung n (konkret n = 1). Aus diesen Werten kann man dann leicht den Beugungswinkel φ und in weiterer Folge die Wellenlänge λ ermitteln.

Obwohl ich nicht davon ausging einen fundamentalen Fehler bei den obigen Messungen gemacht zu haben, beleuchtete ich den LDR noch zusätzlich mit meinen verschiedenfärbigen Laser. Hier mein Inventar:

Ohne Laser betrug der Widerstand des LDRs rund 8.5 kΩ:

Hier nun die Ergebnisse mit Laser beginnend mit λ = 650 nm:

Der Widerstand des LDRs ist auf ca. 230 Ohm gesunken:

Roter Laser mit λ = 638 nm:

R = ca. 50 Ω:

Der berühmte grüne DPSS-Laser mit λ = 532 nm:

R ≈ 120 Ohm:

Ein grüner Diodenlaser mit λ = 520 nm:

λ = 515 nm:

Bei diesem Laser betrug der LDR-Widerstand 300 Ω:

Mein wohl exotischster Laser mit λ = 488 nm:

Auf auf Cyan sprach der LDR deutlich an:

λ = 450 nm:

Dieses Mal zeigte mein Fluke einen Widerstand von 390 Ohm an:

Zum Schluss kam mein Bluray-Laser mit λ = 405 nm zum Einsatz:

Auch dieses Experiment bestätigt, dass der CdS-LDR keine stufenförmige Empfindlichkeitskurve hat, sondern einen sehr breiten Glockenkurvenbereich besitzt.

Quantitativ messen möchte ich mit den unterschiedlichen Lasern eigentlich aber nicht, denn ihre Leistungen sind viel zu unterschiedlich von 10 mW bis hin zu 200 mW. Von daher sagt der ermittelte LDR-Widerstand unter Laserbeleuchtung nicht viel aus. Ich müsste die Laserleistungen alle irgendwie normieren. Könnte ich eigentlich mit meiner Peltier-Thermosäule um herauszufinden, bei welchem Strom durch die einzelnen Laserdioden in etwa dieselbe Lichtleistung angezeigt wird. Und mit diesen unterschiedlichen Strömen dann die verschiedenen LD befeuern, auf den LDR leuchten und dann erst den LDR-Widerstand messen. Das ist mir aber ehrlich gesagt zu mühsam. So bleibe ich beim rein qualitativen Ergebnis, dass der LDR eben auch auf Wellenlängen >> 508 nm deutlichst anspricht…

Warum weicht aber nun das experimentelle Ergebnis derart von meiner anfänglichen Vermutung ab?

Damit ein LDR technisch überhaupt so extrem empfindlich wird, wird das CdS bei der Herstellung absichtlich stark gestört (Fehlstellen, Dotierungen mit Kupfer oder Chlor). Diese Defekte erzeugen Energiezustände mitten in der Bandlücke (sog. Trap-States oder Haftstellen). Ein rotes Photon hat zwar nicht genug Energie für den großen Sprung, es kann aber ein Elektron aus einer solchen Defektstelle ins Leitungsband kicken. Da diese Defektelektronen extrem langlebig sind, sinkt der Widerstand des LDRs drastisch. Der LDR misst also auch „Sub-Bandgap-Prozesse“. Und genau durch die energetische Position dieser Fehlstellen oberhalb des Valenzbandes reicht bereits die geringe Energie roter Photonen für einen Sprung ins Valenzband aus und der LDR spricht entgegen meiner Vermutung auch auf Licht großer Wellenlänge an.

Schlussfolgerung: Ein CdS-LDR zeigt also in keinster Weise die von einem reinen Halbleiter erwartete Stufenfunktion. Schuld sind Fremdatome/Dotierungen, teilweise keine Einkristalle usw. Um daher die Bandlücke von Cadmiumsulfid bestimmen zu können, muss ich mir etwas anderes einfallen lassen.

Im Zuge meiner Internetrecherche stieß ich auf den sog. Breitbandfilter JB490. Diesen besaß ich sogar bereits, da er bei meinem Fluorimeter (https://stoppi-homemade-physics.de/fluorimeter/) zum Einsatz kam.

Rechts neben dem Filter befindet sich eine gewöhnliche 3mm-Photodiode, welche von 400 nm bis 1100 nm empfindlich sein sollte:

Im nächsten Schritt muss ich mich nun schlaumachen, ob der JB490-Filter tatsächlich Cadmiumsulfid enthält und dadurch sein stufenförmiges Transmissionsverhalten zustande kommt. KIs haben mir bisweilen mitgeteilt, dass dem so ist. Aber ob nun diese Transmissionskurve nur rein von der Bandlücke des CdS verursacht wird, kann ich noch nicht sagen.

Ad Messung: Ich werde die Photodiode Schritt für Schritt durchs Regenbogenspektrum der LED-Taschenlampe führen und an jeder Position den Photodiodenstrom OHNE und MIT Filter bestimmen. Am Ende der Messungen erfasse ich den Hintergrundwert außerhalb des Regenbogenspektrums und ziehe diese beiden Werte von der jeweiligen Messserie (mit bzw. ohne Filter) ab. Zum Schluss dividiere ich einfach die beiden korrigierten Lichtdetektorspannungen Umit Filter / Uohne Filter, um den Transmissionsgrad T in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ zu erhalten.

Genau diese Tansmissionskurve des Gelbfilters habe ich eigentlich schon vor einigen Jahren mit einem meiner Spektroskope aufgenommen und folgenden Verlauf erhalten:

Dieser Graph wäre eigentlich ideal, um ihn mittels Bandlücke zwischen Valenz- und Leitungsband zu erklären. Für große Wellenlängen λ, also geringe Frequenz f (Wellengleichung f = c / λ) bzw. Energie (E = h · f), werden die Photonen nicht absorbiert, da ihre Lichtenergie für einen Elektronensprung ins VB nicht ausreicht. Diese rote Photonen durchdringen also den Halbleiter ungehindert was eine hohen Transmission zufolge hat. Bei blauen Photonen ist dies anders: Sie besitzen die notwendige Energie, um ein Elektron vom VB ins LB anzuheben. Daher wird blaues Licht absorbiert und die Transmission ist sehr gering.

Erwarteter Graph T(λ):

Bei einer Bandlücke von 2.45 eV sollte eine Wellenlänge < 508 nm eben ausreichen für einen solchen Sprung. Daher sollte die Transmission genau bei diesem Wert von 508 nm einen Sprung aufweisen. Und er JB490-Filter zeit genau dieses Verhalten in perfekter Weise. Aber wenn dieses Transmissionsverhalten NICHT auf der Bandstruktur von CdS beruht sondern aus anderen Gründen erzielt wird, hilft mir der Filter bei diesem Thema Bandlücke leider überhaupt nicht. Aber genau dies werde ich in den nächsten Tagen abklären und melde mich dann wieder 😉

So, nach ein wenig Recherche kann ich folgendes mitteilen:

Klassische Farbgläser (wie blaues Kobaltglas oder grünes Kupferglas) werden durch Übergangsmetall-Ionen gefärbt. Diese Ionen erzeugen breite, oft glockenförmige Absorptionsbanden durch d-d-Elektronenübergänge. Damit lassen sich keine steilen Stufenkanten (Longpass-Filter) herstellen.

Die steile Kante des JB490 wird technologisch so hergestellt: Dem geschmolzenen Glas wird Cadmium und Schwefel (manchmal etwas Selen) beigemischt. Beim kontrollierten Abkühlen und anschließenden Tempern („Anlassen“) des Glases kristallisieren winzige CdS-Nanokristalle (Quantum Dots) direkt in der Glasmatrix aus. Die Absorption entsteht rein durch den fundamentalen Band-zu-Band-Übergang (Valenzband – Leitungsband) dieser Kristalle. Also genau das, was ich erhofft hatte.

Was mich nur etwas stutzig machte ist der Umstand, dass solche Breitbandfilter mit leicht unterschiedlichen Stufenpositionen angeboten werden:

Reines Cadmiumsulfid kann diese Verschiebungen nicht erklären, denn bei CdS läge die Stufe eben exakt bei ca. 500 nm. Aber auch diesbezüglich machte ich mich schlau.

Man verwendet selten reines Cadmiumsulfid (CdS), sondern erzeugt kontrollierte Mischkristalle. Durch das stufenlose Mischen von zwei Halbleitern mit unterschiedlichen Bandlücken lässt sich die resultierende Bandlücke des Mischkristalls exakt einstellen (Vegal’sche Regel):

  • Verschiebung ins Rote (z. B. 510 nm, 530 nm, bis hin zu roten Filtern): Hier mischt man Cadmiumsulfid (CdS, Bandlücke 2,42 eV) mit Cadmiumselenid (CdSe), welches eine deutlich kleinere Bandlücke von nur 1.74 eV besitzt. Das resultierende System heißt Cadmiumsulfoselenid (CdSxSe1–x). Je mehr Schwefel durch Selen ersetzt wird, desto kleiner wird die Bandlücke und desto weiter wandert die Kante vom Gelben ins Orange (z. B. Schott OG515) und Rote (z. B. Schott RG610).
  • Verschiebung ins Blaue (z. B. 470 nm, 450 nm): Hier geht man den umgekehrten Weg und mischt das CdS mit Zinksulfid (ZnS), das eine sehr große Bandlücke von 3.6 eV besitzt. Durch das System Cd1–yZny vergrößert sich die effektive Bandlücke, und die Kante wandert weiter in den blauen Bereich hinein (z. B. Schott GG475 oder GG455).

Wenn ich das Experiment mit der Photodiode + Gelbfilter durchgeführt habe, melde ich mich wieder…