光電流成像系統助力納米光電子器件研究

在太陽(yáng)能電池/光電探測器等光電器件研究工作中，光電流是十分重要的一種性能表征的手段。而將光電流現象可視化的顯示出來(lái)，可以幫助研究材料本身微觀(guān)結構與光電流的相互關(guān)系，為理解材料中電荷傳輸與復合的過(guò)程提供有價(jià)值的信息。材料位置與光電流大小一一對應的mapping圖，也可以更為準確地提取材料的關(guān)鍵電學(xué)特性參數，例如載流子擴散長(cháng)度，耗盡層寬度等等?？梢愿玫亟沂酒骷炔康墓ぷ鳈C制，為器件的結構設計與性能優(yōu)化提供了方向性的指引。近幾年，光電流成像系統在各類(lèi)納米光電子器件研究中應用頗多。尤其是在過(guò)渡金屬硫化物TMDS以及黑鱗BP等二維材料領(lǐng)域日趨火熱，這類(lèi)新型二維材料的性能以及器件工作機制上和傳統半導體區別極大，借助光電流成像系統則成為了一種研究?jì)仍跈C理的重要手段。目前研究所常用的光電流成像系統，為了提高靈敏度和信噪比，往往需要使用鎖相放大器和光學(xué)斬波器，會(huì )極大地增加整套系統的花費。

 
而我司代理的Nanobase的光電流成像系統，在顯微共聚焦拉曼的基礎上，可以方便的擴展微區光電成像功能，具有較高分辨率（光斑尺寸~2.3um），較大的掃描范圍（200um*200um），振鏡掃描的光點(diǎn)控制方式，可以實(shí)現同一點(diǎn)的拉曼/光電流/熒光/熒光壽命測量，為研究團隊提供強有力的實(shí)驗數據。

韓國成均館大學(xué)的 Si Young Lee教授在他的研究Large Work Function Modulation of Monolayer MoS2 by Ambient Gases中使用這套系統，研究了MoS2器件在不同環(huán)境氣體下的工作效率，并終制出部分鈍化的新型半導體，其理想因子幾乎為1，具有的電可逆性，并且通過(guò)光電流成像系統測得耗盡層寬度為~200nm，比體半導體窄了極多。相關(guān)研究成果發(fā)表在A(yíng)CS NANO雜志上(ACS Nano 2016,10,6,6100-6107)

西班牙IMDEA-nanocientia的Andres Castellanos-Gomez博士研究小組利用類(lèi)似的光電流成像系統，研究了在零偏壓下基于MoS2二維材料同質(zhì)p-n結器件中光電流的分布情況。結果表明，光照下MoS2同質(zhì)p-n結中光電流的產(chǎn)生主要來(lái)源于p-n結區。具體而言，摻雜類(lèi)型不同的MoS2薄片中能帶失配產(chǎn)生內建電場(chǎng)，當光輻射到2片MoS2薄片的重疊區域（結區）時(shí)，光生載流子在內建電場(chǎng)的作用下分離進(jìn)而產(chǎn)生光電流。而當光僅僅輻射在單個(gè)MoS2薄片上時(shí)，光生載流子會(huì )很快復合，導致無(wú)光電流產(chǎn)生。特別是，作者通過(guò)光電流成像發(fā)現有效結區面積是直接測量得到的納米薄片重疊面積的1/2左右，因此器件光電轉換效率實(shí)際被低估了一倍左右。通過(guò)光電流成像的校正，器件的實(shí)際光電轉換效率達到1%。相關(guān)研究成果發(fā)表在Small Methods雜志上（DOI:10.1002/smtd.201700119)上。

光電流成像系統，為研究納米光電子器件中光生載流子的傳輸、分離與復合過(guò)程，以及進(jìn)一步優(yōu)化器件結構、提高器件光電轉換效率提供了極大的幫助。

 
產(chǎn)品介紹：
1.XperRam C series

，可同時(shí)實(shí)現穩態(tài)熒光成像功能
*的單振鏡掃描技術(shù)，具有優(yōu)異的掃描精度和重復性
激光掃描分辨率<0.02um,重復性小于0.1um
體相全息光柵
透過(guò)率>90%，比反射式光柵告30%，信號傳輸效率更高
掃描速度快，掃描范圍大，200um*200um范圍高速成像

2.XperRam S series

的分辨率，可同時(shí)實(shí)現穩態(tài)熒光成像功能
光譜儀焦長(cháng)200mm
像素尺寸16um/pixel
極限分辨率FWHM 2.5cm-1
可擴展光電流成像/TCSPC熒光壽命成像/電感耦合等離子體發(fā)射光譜模塊
電化學(xué)等原位實(shí)驗定制化服務(wù)，激發(fā)光光纖接口

3.熒光壽命成像模塊

測量范圍100ps-10us
時(shí)間分辨率<50ps
探測效率高達49%
死時(shí)間<77ns
激發(fā)光波長(cháng) 266nm-1990nm
脈寬6ns，重復頻率31.15KHZ-80MHZ

4.光電流成像模塊

探針臺位移精度1um(X/Y),10um(Z)
探針臺移動(dòng)范圍 13mm(X/Y).20mm(Z)
探針溢泄電流 10fA

標準選配源表 Keithley 2400, 其他源表可做適配

5.電感耦合等離子體發(fā)射光譜模塊

6.激發(fā)光及信號光偏振控制模塊
7.低波數拉曼模塊