一、TRMC系統(tǒng)功能介紹

時(shí)間分辨微波電導(dǎo)(Time Resolved Microwave Conductivity, TRMC)是研究半導(dǎo)體材料中非平衡載流子復(fù)合動(dòng)力學(xué)的一種方法。它通過(guò)監(jiān)測(cè)激光照射樣品引起反射微波功率的變化來(lái)反映出樣品載流子衰減壽命、遷移率、復(fù)合速率等微觀物理性質(zhì)。這種技術(shù)具有可操作性強(qiáng)、采集速度塊、時(shí)間分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，可測(cè)量薄膜、粉末樣品且不會(huì)損壞樣品，已成為表征半導(dǎo)體材料和光電器件基本性能的重要方法。目前，微波光電導(dǎo)測(cè)量技術(shù)在半導(dǎo)體器件、材料科學(xué)、光伏領(lǐng)域、光學(xué)和光譜學(xué)研究以及生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力巨大，為相關(guān)研究和應(yīng)用提供了重要的實(shí)驗(yàn)手段和數(shù)據(jù)支持。

二、TRMC技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

1、 操作簡(jiǎn)單，易上手

2、 信號(hào)采集速度快

3、 對(duì)樣品無(wú)接觸、無(wú)破壞

4、 測(cè)量時(shí)間分辨高(可到納秒量級(jí))

三、TRMC測(cè)量技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域：

1. 半導(dǎo)體材料和器件進(jìn)行表征和性能評(píng)估。提供載流子遷移率、載流子濃度、載流子壽命等關(guān)鍵參數(shù)的信息。

2. 研究材料的電學(xué)和光學(xué)性質(zhì)，如材料的能帶結(jié)構(gòu)、禁帶寬度、載流子傳輸特性等。

3. 評(píng)估太陽(yáng)能電池的性能和效率。通過(guò)測(cè)量太陽(yáng)能電池中的電荷載流子遷移率、復(fù)合速率等參數(shù)，可以幫助改進(jìn)太陽(yáng)能電池的設(shè)計(jì)和制造過(guò)程。

4. 研究光學(xué)材料的吸收、發(fā)射和傳播特性，包括非均勻性、缺陷和載流子動(dòng)力學(xué)等。為光學(xué)器件和光譜學(xué)研究提供重要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

5. 用于細(xì)胞和組織的電學(xué)和光學(xué)特性研究，以及生物分子的相互作用和代謝過(guò)程的分析。

四、TRMC系統(tǒng)及測(cè)試原理

微波光電導(dǎo)測(cè)量技術(shù)利用光電導(dǎo)效應(yīng)和微波電磁場(chǎng)的作用，結(jié)合光激發(fā)和電導(dǎo)測(cè)量，可以獲得材料的電學(xué)性質(zhì)和光學(xué)性質(zhì)的信息，其系統(tǒng)裝置如圖1和圖2所示。實(shí)驗(yàn)中，入射的微波和反射微波形成駐波，樣品放置于波腹處可以獲得更高的測(cè)量靈敏度。激發(fā)光在樣品內(nèi)部產(chǎn)生光生載流子，引起微波反射功率變化。根據(jù)反射功率隨時(shí)間的變化行為可以獲得載流子復(fù)合的動(dòng)力學(xué)行為。

圖1開放式時(shí)間分辨微波光電導(dǎo)裝置示意圖

圖2微波反射功率與光生載流子的關(guān)系示意圖

五、應(yīng)用舉例：

1.測(cè)量CH3NH3PbBr3的 TRMC 動(dòng)力學(xué)

2.InP 襯底

3.Si 片

4.CsFAMA混合陽(yáng)離子鈣鈦礦的變溫光電導(dǎo)測(cè)量

5.時(shí)間分辨熒光與時(shí)間分辨微波光電導(dǎo)對(duì)比

Cs5FA79MA16PbI2.5Br0.5多晶薄膜，TRPL與TRMC互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)載流子復(fù)合的全面診斷

審核編輯 黃宇