单光子计数法对光生载流子寿命的测量与分析
2021-09-09黄文波王剑斌刘力千傅伟文
实验室研究与探索 2021年8期
黄文波, 王剑斌, 刘力千, 傅伟文
(华南理工大学a.发光材料与器件国家重点实验室;b.材料科学与工程国家级实验教学示范中心,广州510641)
0 引 言
半导体中的光生载流子寿命对半导体太阳电池的光电转换效率、半导体探测器的探测率和发光二极管的发光效率等都有影响,因此光生载流子寿命的学习是光电信息类学生的学习重点和难点,为了让学生更好地理解和掌握有关光生载流子寿命抽象的公式、定理、概念等理论知识,掌握半导体中光生载流子寿命的测量方法是十分必要的。不同材料的光生载流子寿命不尽相同,有的较短有的较长,因此针对不同材料特点,测量光生载流子寿命的方法有许多种,主要分为瞬态法和稳态法两大类。瞬态法是利用闪光在半导体中激发出光生载流子,通过测量体电阻的变化规律或光生载流子衰减的统计规律获得半导体材料的寿命,这类方法包括光电导衰减法和单光子计数法等;稳态法是利用稳定的光照,使半导体中光生载流子的分布达到稳定的状态,由测量半导体样品处在稳定的非平衡状态时的某些物理量来求得载流子的寿命。例如:扩散长度法、稳态光电导法等[1]。
单光子计数法(TCSPC)是目前荧光寿命检测的常用技术[2-6],有机光电材料的光生载流子寿命测试也常采用这一技术。为配合理论教学,实验选取了有机半导体MEH-PPV和纳米粒子CdS的共混薄膜作为测试对象,将光生载流子的寿命与相应器件性能紧密联系起来,让学生深入了解寿命与器件性能之间的内在关系,使学生深入理解光生载流子寿命概念,同时又培养了学生的实验操作能力和材料性能分析技能。……
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