Qui viene presentata una tecnica di conducibilità a microonde risolta nel tempo per studiare le dinamiche di ricombinazione diretta e mediata da trappole e determinare la mobilità dei portatori di semiconduttori a film sottile.
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Articolo metodologico
La ricombinazione Dynamics nel fotovoltaici a film sottile Materiali tramite risolta nel tempo Microonde Conducibilità
In questo articolo
Sommario
Abstract
Un metodo per indagare le dinamiche di ricombinazione di portatori di carica foto-indotta nei semiconduttori a film sottile, in particolare in materiali fotovoltaici, come organo-piombo perovskiti alogenuri è presentato. Lo spessore del film perovskite e coefficiente di assorbimento sono inizialmente caratterizzate da profilometria e spettroscopia di assorbimento UV-VIS. La calibrazione di entrambi potenza del laser e la cavità sensibilità è descritto in dettaglio. Un protocollo per l'esecuzione risolto microonde conducibilità (TRMC) esperimenti Flash-fotolisi Tempo, un metodo senza contatto di determinare la conduttività di un materiale, è presentato. è dato Procedimento per identificare le componenti reale e immaginaria del complesso conducibilità eseguendo TRMC in funzione della frequenza delle microonde. dinamiche portatori di carica sono determinati in diversi regimi di eccitazione (compresi i termini di potenza e lunghezza d'onda). Tecniche per distinguere tra i processi diretti e trappola-mediata decadimento vengono presentati e discussi.I risultati sono modellati e interpretati con riferimento ad un modello cinetico generale di portatori di carica fotoindotte in un semiconduttore. Le tecniche descritte sono applicabili ad una vasta gamma di materiali optoelettronici, compresi materiali fotovoltaici organici e inorganici, nanoparticelle, e conduzione / semiconduttori film sottili.
Introduzione
risolta in tempo flash-fotolisi microonde conducibilità (FP-TRMC) controlla la dinamica di portatori di carica foto-eccitato su scala temporale ns-microsiemens, che lo rende uno strumento ideale per lo studio dei processi di ricombinazione dei portatori di carica. La comprensione dei meccanismi di decadimento di portatori di carica foto-indotta nei semiconduttori a film sottile è di fondamentale importanza in una vasta gamma di applicazioni, tra cui l'ottimizzazione dispositivo fotovoltaico. I tempi di vita vettore indotte sono spesso funzioni di densità indotto vettore, la lunghezza d'onda di eccitazione, la mobilità, la densità e la velocità trappola cattur....
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Protocollo
1. Preparazione del campione
Attenzione: alcuni prodotti chimici utilizzati in questo protocollo possono essere pericolosi per la salute. Si prega di consultare tutte le schede di sicurezza pertinenti prima di iniziare la preparazione dei campioni. Utilizzare dispositivi di protezione individuale adeguati (camici da laboratorio, occhiali di sicurezza, guanti, ecc.) e misure di protezione collettiva (ad es. box con guanti, cappa aspirante, ecc.) durante la manipolazione dei precursori perovskitici e dei solventi.
NOTA: L'obiettivo di questa sezione è formare un film sottile di spessore uni....
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Risultati
I risultati rappresentativi presentati qui sono stati ottenuti da un campione di film sottile di CH3NH3PbI3 di 250 nm.
La dinamica della conducibilità 
può essere correlata alla dinamica dei portatori di carica
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Discussione
Sebbene la tecnica TRMC possa fornire un'ampia quantità di informazioni sulla dinamica dei portatori di carica generati da fotoeccitazione, questa rappresenta una misura indiretta della conducibilità, pertanto è necessario prestare attenzione nell'interpretare i risultati. La tecnica TRMC misura la mobilità totale e non può essere utilizzata per distinguere tra la mobilità degli elettroni e quella delle lacune. L'assunzione fondamentale secondo cui la conducibilità è proporzionale alla variazione della potenza riflessa è.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Il riconoscimento viene fatto all'Australian Research Council (LE130100146, DP160103008). JAG è supportato da un Australian Postgraduate Award e DRM da una ARC Future Fellowship (FT130100214). Ringraziamo Nikos Kopidakis per le utili discussioni.
....Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Detergente Hellmanex III | Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/z805939?lang=en®ion=AU | Z805939 | corrosivo e tossico. Vedere SDS. |
| Ioduro di piombo (II) (99%) | Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/211168?lang=en®ion=AU | 211168 | tossico. Vedere SDS. |
| Dimetilformammide anidra (99,8%) | Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/227056?lang=en®ion=AU | 227056 | Tossico. Vedere SDS. |
| Dimetilsolfossido anidro (99,9%) | Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/276855?lang=en®ion=AU | 276855 | tossico. Vedere SDS. |
| 2-propanolo anidro (99,5%) | Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/278475?lang=en®ion=AU&gclid= COnlgPaw780CFQZvvAod17EA4Q | 278475 | |
| Ioduro di metilammonio | Diesol www.dyesol.com/products/dsc-materials/perovskite-precursors/methylammonium-iodide.html | MS101000 | Venduto anche da Sigma Aldrich |
| Poli(metacrilato di metile) | Sigma Aldrich | 445746 | |
| Clorobenzene anidro (99,8%) | Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/445746?lang=en®ion=AU | 284513 | Toxic. Vedere SDS. |
| Equipment | Azienda | Model | Comments/Description |
| Spettrofotometro UV-VIS-NIR | Perkin-Elmer | Profilometro Lambda 900 | |
| Veeco | Dektak 150 | ||
| Analizzatore di rete vettoriale | Keysight www.keysight.com/en/pdx-x201927-pn-N9918A/fieldfox-handheld-microwave-analyzer-265-ghz?cc=US&lc=eng | Fieldfox N9918A | |
| Laser a lunghezza d'onda sintonizzabile | Opotek www.opotek.com/product/opolette-355 | Opolette 355 | |
| Filtri a densità neutra | Thorlabs www.thorlabs.hk/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=3193 | NUK01 | |
| Misuratore di potenza | Thorlabs www.thorlabs.com/thorproduct.cfm?partnumber=PM100D | PM100D | |
| Sensore di potenza | Thorlabs www.thorlabs.com/thorproduct.cfm?partnumber=S401C | S401C | |
| Cavità | Costruito | su misuraLa cavità utilizzata per questo esperimento è stata progettata e costruita internamente. |
Riferimenti
- Park, J., Reid, O. G., Blackburn, J. L., Rumbles, G. Photoinduced spontaneous free-carrier generation in semiconducting single-walled carbon nanotubes. Nat. Comm. 6 (8809), (2015).
- Dicker, G., de Haas, M. P., Siebbeles, L. D., Warman, J. M. Electrodeless time-resolved microwave conductivity study of charge-carrier photogeneration in regioregular pol....
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Ristampe e permessi
