Name: 시간 해결 전자 전도도를 통해 박막 태양 광 재료의 재조합 역학 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-03-06T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 30 s
Description: 배우세요 시간 해결 전자 전도도(TRMC)를 이용하여 박막 태양광 재료의 광유발 전하 캐리어 재조합 역학을 비접촉 방식으로 측정하는 방법입니다. 이 기술은 캐리어 수명, 이동도 및 트랩 밀도를 정확히 결정하여 직접 및 트랩 매개 재조합 과정을 구분할 수 있습니다.

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호주 연구 위원회(Australian Research Council, LE130100146, DP160103008)에 대한 감사의 글입니다. JAG는 Australian Postgraduate Award를 통해, DRM은 ARC Future Fellowship(FT130100214)을 통해 지원됩니다. 유용한 토론을 해주신 Nikos Kopidakis에게 감사드립니다.

<ol><li>Park, J., Reid, O. G., Blackburn, J. L., Rumbles, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoinduced+spontaneous+free-carrier+generation+in+semiconducting+single-walled+carbon+nanotubes%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Comm%22%5BJournal%5D)">Photoinduced spontaneous free-carrier generation in semiconducting single-walled carbon nanotubes.</a> Nat. Comm. 6 (8809), (2015).</li>
<li>Dicker, G., de Haas, M. P., Siebbeles, L. D., Warman, J. M. <a target="_blank" href="http://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.70.045203">Electrodeless time-resolved microwave conductivity study of charge-carrier photogeneration in regioregular poly (3-hexylthiophene) thin films.</a> Phys. Rev. B. 70 (4), 045203(2004).</li>
<li>Oga, H., Saeki, A., Ogomi, Y., Hayase, S., Seki, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improved+understanding+of+the+electronic+and+energetic+landscapes+of+perovskite+solar+cells%3A+high+local+charge+carrier+mobility%2C+reduced+recombination%2C+and+extremely+shallow+traps%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Improved understanding of the electronic and energetic landscapes of perovskite solar cells: high local charge carrier mobility, reduced recombination, and extremely shallow traps.</a> J. Am. Chem. Soc. 136 (39), 13818-13825 (2014).</li>
<li>Ponseca, C. S. Jr, et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organometal+halide+perovskite+solar+cell+materials+rationalized%3A+ultrafast+charge+generation%2C+high+and+microsecond-long+balanced+mobilities%2C+and+slow+recombination%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Organometal halide perovskite solar cell materials rationalized: ultrafast charge generation, high and microsecond-long balanced mobilities, and slow recombination.</a> J. Am. Chem. Soc. 136 (14), 5189-5192 (2014).</li>
<li>Guse, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spectral+dependence+of+direct+and+trap-mediated+recombination+processes+in+lead+halide+perovskites+using+time+resolved+microwave+conductivity%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Chem.+Chem.+Phys%22%5BJournal%5D)">Spectral dependence of direct and trap-mediated recombination processes in lead halide perovskites using time resolved microwave conductivity.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 18, 12043-12049 (2016).</li>
<li>Kunst, M., Abdallah, O., Wünsch, F. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024801001817">Passivation of silicon by silicon nitride films.</a> Solar energy materials and solar cells. 72 (1-4), 335-341 (2002).</li>
<li>Hutter, E. M., Eperon, G. E., Stranks, S. D., Savenije, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Charge+Carriers+in+Planar+and+Meso-Structured+Organic-Inorganic+Perovskites%3A+Mobilities%2C+Lifetimes+and+Concentrations+of+Trap+States%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+Lett%22%5BJournal%5D)">Charge Carriers in Planar and Meso-Structured Organic-Inorganic Perovskites: Mobilities, Lifetimes and Concentrations of Trap States.</a> J. Phys. Chem. Lett. 6 (15), 3082-3090 (2015).</li>
<li>Cosme, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024814005509">Lifetime assessment in crystalline silicon: From nanopatterned wafer to ultra-thin crystalline films for solar cells.</a> Solar Energy Materials and Solar Cells. 135, 93-98 (2015).</li>
<li>Katoh, R., Furube, A., Yamanaka, K. I., Morikawa, T. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jz1011548">Charge separation and trapping in N-doped TiO2 photocatalysts: A time-resolved microwave conductivity study.</a> J. Phys. Chem. Lett. 1 (22), 3261-3265 (2010).</li>
<li>Colbeau-Justin, C., Valenzuela, M. A. <a target="_blank" href="http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=57027860002">Time-resolved microwave conductivity (TRMC) a useful characterization tool for charge carrier transfer in photocatalysis: a short review.</a> Revista mexicana de física. 59 (3), 191-200 (2013).</li>
<li>Luna, A. L., et al. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/297442043_Synergetic_Effect_of_Ni_and_Au_Nanoparticles_Synthesized_on_Titania_Particles_for_Efficient_Photocatalytic_Hydrogen_Production">Synergetic effect of Ni and Au nanoparticles synthesized on titania particles for efficient photocatalytic hydrogen production.</a> Applied Catalysis B: Environmental. 191, 18-28 (2016).</li>
<li>Ferguson, A. J., Kopidakis, N., Shaheen, S. E., Rumbles, G. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jp7113412">Quenching of excitons by holes in poly (3-hexylthiophene) films.</a> J. Phys. Chem. C. 112 (26), 9865-9871 (2008).</li>
<li>Ferguson, A. J., Kopidakis, N., Shaheen, S. E., Rumbles, G. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jp208014v">Dark carriers, trapping, and activation control of carrier recombination in neat P3HT and P3HT: PCBM blends.</a> J. Phys. Chem. C. 115 (46), 23134-23148 (2011).</li>
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<li>Xiao, Z., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2014/ee/c4ee01138d">Efficient, high yield perovskite photovoltaic devices grown by interdiffusion of solution-processed precursor stacking layers.</a> Energy Environ. Sci. 7 (8), 2619-2623 (2014).</li>
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<li>Saeki, A., Seki, S., Sunagawa, T., Ushida, K., Tagawa, S. <a target="_blank" href="http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/14786430500380159">Charge-carrier dynamics in polythiophene films studied by in-situ measurement of flash-photolysis time-resolved microwave conductivity (FP-TRMC) and transient optical spectroscopy (TOS).</a> Philosophical Magazine. 86 (9), 1261-1276 (2006).</li>
<li>Choi, W., Miyakai, T., Sakurai, T., Saeki, A., Yokoyama, M., Seki, S. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/1.4891052">Non-contact, non-destructive, quantitative probing of interfacial trap sites for charge carrier transport at semiconductor-insulator boundary.</a> Appl. Phys. Lett. 105 (3), 033302(2014).</li>
</ol>

저자는 공개할 것이 없습니다.

부 (Trmc) 기법 광유 전하 캐리어 역학에 대한 풍부한 정보를 제공 할 수 있지만,이 도전성의 간접 측정이므로, 결과를 해석 할 때주의 할 필요가 관심. 부 (Trmc) 기술은 전체 이동도를 측정하고, 전자와 정공 이동도를 구별하는 데 사용할 수 없다. 변화가 작은 (&lt;5 %) 16 때만 도전성 반사 전력의 변화에 비례한다는 기본 가정은 보유하고있다. 붕괴시의 공진 주파수의 변화가 큰 경우, 또한, 그 합계 (착체) 도성 데이터를 분석 할 수있다 전에 실수 및 허수 성분으로 해체되어야 할 것이다. 부 (Trmc)의 기술은 전기 전도도에서뿐만 아니라, 유전체 손실로 인해 다이폴 재배 향에뿐만 아니라 기부를 가질 수있다 유전율의 허수 부분의 변화에 ​​민감하다. 이 기술은 구별 할 수 없습니다이 두 메커니즘 사이에, 우리는 전기 전도도가 결정 성 물질에 대한 좋은 가정이다 가상의 유전 상수에 지배적 인 기여이라고 여기 가정,하지만 솔루션 샘플 유효하지 않을 수 있습니다. ...

플래시 광분해 시간 해결 전자 전도도 (FP-부 (Trmc))는 그 전하 캐리어 재결합 과정을 조사하기위한 이상적인 도구 만드는 NS-μs의 시간 척도에 광 여기 전하 캐리어의 역학을 모니터링합니다. 박막 반도체의 포토 - 유도 전하 캐리어의 붕괴 메커니즘을 이해하는 광기 전력 장치의 최적화를 포함한 애플리케이션의 범위 키 중요하다. 유도 캐리어 수명은 종종 유도 캐리어 밀도, 여기 파장, 이동성, 트랩 밀도와 트래핑 속도의 함수입니다. 이 논문은 캐리어 동적 종속성 (강도, 파장, 전자 레인지 주파수)와 그 해석의 넓은 범위를 조사하기위한 시간 해결 전자 전도도 (부 (Trmc)) 기술의 다양성을 보여줍니다. Photogenerated 전하들은 이동성 degre에 따라 실수 및 재료의 유전율의 허수 부 모두를 수정할 수<html> 감금 / 현지화 1의 전자. 물질의 도전율 <img alt="방정식" src="/files/ftp_upload/55232/55232eq1.jpg" /> 그 복소 유전율에 비례 <img alt="방정식" src="/files/ftp_upload/55232/55232eq2.jpg" /> 어디에 <img alt="방정식" src="/files/ftp_upload/55232/55232eq3.jpg" /> 마이크로파 전계의 주파수는, <img alt="방정식" src="/files/ftp_upload/55232/55232eq4.jpg" /> 과 <img alt="방정식" src="/files/ftp_upload/55232/55232eq5.jpg" /> 비유 전율의 실수 부이다. 따라서, 도전성의 실수 부분은 비유 전율의 허수 부에 관련되고, 도전율 (이후에, 편광이라고도 함)의 허수 부분이 공진 주파수의 변화와 관련되어있는 동안, 마이크로 웨이브 흡수에 매핑 될 수있다 전자 레인지 필드 1. t는 &quot;&gt; 부 (Trmc)는 다른 기술에 비해 몇 가지 장점을 제공한다. 예를 들어, DC의 광 전도성 측정은 전극 재료의 접촉이 발생. 향상된 재조합 전극 / 재 계면에서 다시 전하 주입이 인터페이스를 통해 합병증의 범위 고통뿐만 여기자와 쌍생 쌍 강화 해리로 인해인가 전압이 측정 된 캐리어 이동 및 수명의 왜곡에 대한 모든 리드. 반면에, 부 (Trmc)는 접점에서 전송 청구에 의한 왜곡없이 사업자의 고유 이동성을 측정하는 무 전극 기술이다 . 캐리어 동역학 프로브로서 마이크로파 전력을 사용하는 중요한 장점은 또한 전하 캐리어 감쇠기구의 감쇠 수명을 모니터로 / 경로는 또한 조사 할 수 있다는 점이다. 부 (Trmc)는 총 이동 3 및 수명을 결정하는데 사용될 수있다유도 전하 캐리어의 시간 4. 이러한 매개 변수는 다음에 직접 트랩 매개 재결합 메카니즘 3,5- 구별하는데 사용될 수있다. 이들 두 개의 경로 감쇠의 의존성 정량적 캐리어 밀도 3, 5, 여기 에너지 / 파장 (5)의 함수로서 분석 될 수있다. 유도 된 캐리어의 위치 파악 / 한정은 (유전율의 실수 부 허수 VS) 분극 5 대 도전성의 붕괴를 비교하여 조사 할 수있다. 또한, 아마도 가장 중요한 부 (Trmc)는 전하 캐리어 감쇠 통로 역할 트랩 상태를 특성화하기 위해 사용될 수있다. 표면 트랩, 예를 들면, 패시베이션 샘플 6 대 패시베이션 비교하여 벌크 트랩 구별 될 수있다. 서브 - 밴드 갭 상태 수직접 서브 밴드 갭 여기 에너지 (5)를 사용하여 조사한다. 트랩 밀도가 부 (Trmc) 용 데이터 (7)를 끼워 맞춤으로써 도출 될 수있다. 나노 튜브 (1), 유기 반도체 (12) 재료를 혼합, 실리콘 (6), (8) 및 이산화 티탄 9, 10과 같은 기존의 박막 반도체 11 나노 입자 : 때문에이 기술의 다양성에 부 (Trmc)를 포함한 다양한 재료를 연구에 적용된 13, 14, 및 하이브리드 광전지 재료 3, 4, 5. 부 (Trmc)를 이용하여 정량적 인 정보를 획득하기 위해, 정확하게 수를 결정할 수 있도록 중요주어진 광 여진 용 광자 흡수. 박막, 나노 입자, 솔루션 및 불투명 한 샘플의 흡수를 정량화하는 방법이 다르기 때문에, 여기에 제시된 샘플 준비 및 교정 기술은 박막 샘플을 위해 특별히 설계되었습니다. 그러나, 제시된 측정 부 (Trmc) 프로토콜은 매우 일반적이다.

<table><tbody><tr><td>Hellmanex III 세제</td><td>Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/z805939?lang=en&region=AU</td><td>Z805939</td><td>부식성 및 독성이 있습니다. SDS를 참조하십시오.</td></tr><tr><td>납(II), 요오드화물(99%)</td><td>, 시그마, 알드리치 www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/211168?lang=en&region=AU</td><td></td>, <td>211168 독성. SDS를 참조하십시오.</td></tr><tr><td>무수 디메틸포름아미드(99.8%)</td><td>, 시그마 알드리치 www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/227056?lang=en&region=AU</td><td>227056</td><td>독성. SDS를 참조하십시오.</td></tr><tr><td>무수 dimethylsulfoxide (99.9 %)</td> <td>Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/276855?lang=en&region=AU</td><td>276855</td><td>독성. SDS를 참조하십시오.</td></tr><tr><td>무수 2- 프로판올 (99.5 %)</td> <td>시그마 Aldrich www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/278475?lang=en&region=AU&gclid = COnlgPaw780CFQZvvAod17EA4Q</td><td>278475</td><td></td></tr><tr><td>요오드화 메틸암모늄</td><td>염료졸<br/</td><td>> www.dyesol.com/products/dsc-materials/perovskite-precursors/methylammonium-iodide.html MS101000</td><td>Sigma Aldrich</td></tr><tr><td>Poly(메틸 메타크릴레이트)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>445746</td><td></td></tr><tr><td>무수 클로로벤젠(99.8%)</td><td>에서도 판매Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/445746?lang=en&region=AU</td><td>284513</td><td>독성. SDS를 참조하십시오.</td></tr><tr><td>Equipment</td><td>Company</td><td>Model<</td><td>strong>Comments/Description</strong</td></tr><tr><td>>UV-VIS-NIR 분광광도계</td><td>Perkin-Elmer&nbsp;</td><td>Lambda 900</td><td></td></tr><tr><td>프로파일로미터</td><td>Veeco</td><td>Dektak 150</td><td></td></tr><tr><td>벡터 네트워크 분석기</td><td>Keysight www.keysight.com/en/pdx-x201927-pn-N9918A/fieldfox-handheld-microwave-analyzer-265-ghz?cc=US&lc=eng</td><td>Fieldfox N9918A</td><td></td></tr><tr><td>조정 가능한 파장 레이저</td><td>Opotek www.opotek.com/product/opolette-355</td><td>Opolette 355</td><td></td></tr><tr><td>중립 밀도 필터</td><td>Thorlabs www.thorlabs.hk/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=3193</td><td>NUK01</td><td></td></tr><tr><td>파워 미터</td><td>Thorlabs www.thorlabs.com/thorproduct.cfm?partnumber=PM100D</td><td>PM100D</td><td></td></tr><tr><td>파워 센서</td><td>Thorlabs www.thorlabs.com/thorproduct.cfm?partnumber=S401C</td><td>S401C</td><td></td></tr><tr><td>캐비티</td><td>맞춤형 제작</td><td></td><td>이 실험에 사용된 캐비티는 사내에서 설계 및 제작되었습니다.</td></tr></tbody></table>

시간 해결 전자 전도도를 통해 박막 태양 광 재료의 재조합 역학

Recombination Dynamics in Thin-film Photovoltaic Materials via Time-resolved Microwave Conductivity

구체적 유기 납 할라이드로서 티탄 석 광전지 재료 박막 반도체의 포토 - 유도 전하 캐리어의 재결합의 동력학을 조사하는 방법이 제공된다. 페 로브 스카이 트 막 두께 및 흡수 계수를 처음 프로필 로메 및 UV-VIS 흡수 스펙트럼을 특징으로한다. 레이저 파워와 공동 모두 감도 교정을 상세히 설명한다. 플래시 광분해 시분 전자 전도도 (부 (Trmc)) 실험을 수행하기위한 프로토콜은, 물질의 전도도를 결정하는 비접촉 방법은 제시된다. 마이크로파의 주파수의 함수로서 부 (Trmc)를 수행하여 복소 전도도의 실수 및 허수 성분을 식별하는 처리를 설명한다. 전하 캐리어 역학 (전력 및 파장을 모두 포함) 다른 여자 정권에서 결정된다. 직접 트랩 매개 붕괴 과정을 구분하는 기술을 제시하고 논의한다.결과는 모델과 반도체의 광유도 전하 캐리어의 일반적인 운동 모델을 참조하여 해석됩니다. 설명 된 기술은 유기 및 무기 광전지 재료를 포함하는 나노 입자의 광전자 재료의 넓은 범위에 적용 가능하고, 반도체 박막 / 전도성.

여기에 제시된 대표적인 결과는 250 나노 미터 CH 3 NH 3 PBI 3 박막 시료에서 얻었다. 전도도의 역학 <img alt="방정식" src="/files/ftp_upload/55232/55232eq54.jpg" /> 전하 캐리어의 역학과 관련 될 수있다 <img alt="방정식" src="/files/ftp_upload/55232/55232eq55.jpg" /> 통하다 <img alt="방정식" src="/files/ftp_upload/55232/55232eq56.jpg" /> ...

직접 및 트랩 매개 재결합 역학을 조사하고 박막 반도체의 캐리어 이동성을 결정하기 위한 시간 분해 마이크로파 전도성 기술이 여기에 제시되어 있습니다.

A method for investigating recombination dynamics of photo-induced charge carriers in thin film semiconductors, specifically in photovoltaic materials ...

이 실험의 전반적인 목적은 반사된 마이크로파 전력을 이용하여 광유도 전하 운반자의 재결합 동역학 및 박막 태양광 소재를 측정하는 것입니다. 이 방법은 트랩 상태 및 밴드 간 재결합 과정을 통해 광유도 전하 운반자의 감쇠를 측정하므로 태양광 분야에서 유용합니다. 이 기술의 주요 장점은 샘플에 전기적 접촉이 필요하지 않다는 점입니다.이는 측정된 수명과 전도도가 캐소드의 존재로 인해 왜곡되지 않았음을 의미합니다. 먼저, 준비된 측정 시료를 포함하여 측정 수행에 필요한 요소들을 수집하십시오. 이 박막 페로브스카이트 시료는 특성 분석이 완료되었으며, 관심 파장대가 선정된 상태입니다.시료 외에 마이크로파 공동(microwave cavity), 네트워크 분석기 및 레이저를 준비하십시오. 시료는 4개의 4분의 1 파장판(quarter-wave plates)을 나사로 결합하여 제작한 맞춤형 마이크로파 공동 내에 장착됩니다. 아이리스(iris)를 통해 마이크로파가 공동 내부로 결합되며, 마이크로파 단락(microwave short)에 있는 파이버 포트를 통해 광학적 접근이 가능합니다.Teflon 시료 홀더를 공동(cavity) 내에 삽입합니다. 디퓨저(defuser)는 입사광의 공간적 균일성을 보장하며, 튜닝 나사는 공동의 품질 계수(quality factor)를 조절합니다. 레이저는 가시광선에서 적외선 파장 범위까지 튜닝이 가능합니다.필요한 소형 광학 소자에는 오프액시스 포물면 거울 커플러와 중성 밀도 필터가 포함됩니다. 레이저 파장을 원하는 값으로 설정한 후, 빔을 오프액시스 커플러로 유도하십시오. 빔 카드를 사용하여 거울의 광축과 정렬 상태를 확인하십시오.스폿은 커플러의 거의 중앙 부분으로 진입해야 합니다. 다음으로, 최종적으로 공동(cavity)에 결합될 광섬유를 준비합니다. 광섬유의 한쪽 끝을 광섬유 커플러에 연결하십시오.다른 쪽 끝을 파워 센서 및 미터에 연결합니다. 낮은 레이저 출력을 사용하며, 파이버 커플러를 조정하는 동안 파이버의 출력을 모니터링하기 시작합니다. 파이버 결합을 최대화하기 위해 커플러의 기울기 각도를 조정합니다.전력계를 계속 모니터링하며 최대 전력이 기록될 때 정지하십시오. 커플러의 기울기 각도 조정은 다른 부품을 건드리지 않도록 주의하며 천천히 수행해야 합니다. 레이저 출력을 점진적으로 높이고 커플러의 방향을 추가로 조정하여 결합 상태를 정밀하게 맞추십시오.공진기 손실 계수를 결정하려면, 파이버에서 나오는 레이저 출력과 시료에 입사되는 출력을 비교하십시오. 먼저 레이저를 켜고 파이버를 통해 나오는 출력 전력을 측정합니다. 그다음, 공진기를 사용하여 시료 위치에서의 전력을 측정하십시오.공진기는 4분의 1 파장판(quarter-wave plates)으로 구성되어 있으므로, 샘플 위치에 접근하기 위해 이를 분해하십시오. 분해 후, 전계가 최대가 되는 샘플 위치에 홀더 크기의 마스크를 배치하십시오. 마스크 뒤에 파워 센서를 배치하여 샘플 지점의 출력을 측정하십시오.이제 결합된 광섬유를 공동(cavity)에 연결하십시오. 선택한 파장에 대해 시료 위치에서의 출력을 측정합니다. 다음으로 광섬유를 분리한 후, 시료 위치에서 출력 센서와 마스크를 제거하고 공동을 다시 조립하여 이후 단계를 준비하십시오.샘플 홀더는 샘플을 공동(cavity)의 중앙에 위치시키도록 설계되었습니다. 샘플 홀더 위에 샘플을 놓으십시오. 샘플 홀더가 레이저 입력 포트를 향하도록 방향을 맞추어야 합니다.샘플 홀더를 공동(cavity) 내에 삽입하십시오. 공동 감도의 교정을 위해서는 네트워크 분석기와 서큘레이터가 필요합니다. 네트워크 분석기의 1번 포트를 서큘레이터의 1번 입력 포트에 연결하십시오.서큘레이터의 2번 포트를 캐비티의 마이크로파 커플러에 연결하십시오. 샘플에서 반사된 모든 복사선은 서큘레이터의 3번 포트로 배출됩니다. 이 포트를 네트워크 분석기의 포트에도 연결하십시오.다음으로, 네트워크 분석기를 사용하여 반사 전력의 2포트 S21 측정을 수행합니다. 디스플레이의 중심을 빈 공동의 공진 주파수로 다시 맞춥니다. 이 공동의 경우 공진 주파수는 약 6.5 gigahertz입니다. 그런 다음 디스플레이의 주파수 범위를 1 gigahertz로 설정합니다.부하된 공동(cavity)의 공진 주파수를 찾아 표시하고 중심을 맞춥니다. 마지막으로 공진 곡선을 기록하기 전 확대합니다. 이제 공동의 품질 계수(quality factor) 튜닝을 시작하십시오.이를 위해 공동(cavity)의 조절 나사를 조정하십시오. 품질 계수(quality factor)를 최적화하기 위해 공진 곡선을 관찰하십시오. 최적의 품질 계수는 대개 시간 분해능과 측정 정확도 사이의 절충안으로 결정됩니다.공진기 감도 계수는 부하가 걸린 공진기의 공진 곡선으로부터 계산할 수 있습니다. 다음 단계는 시분해 마이크로파 전도도 또는 TRMC 측정을 설정하는 것입니다. 레이저를 관심 파장 중 하나로 튜닝하고 출력 전력을 최대값으로 설정하십시오.다음으로, 파워 센서를 사용하여 파이버를 통해 전달되는 레이저 출력을 측정합니다. 파워 센서에서 파이버를 분리한 후, 파이버를 공동의 광 입력단에 연결합니다. 공동의 반대편 끝에는 공동 감도 교정 시와 마찬가지로 네트워크 분석기와 서큘레이터가 연결된 상태를 유지합니다.분석기가 현재 과도 모드(transient mode)에 있으며, 이 도식은 네트워크 분석기 포트의 새로운 기능을 명확하게 보여줍니다. 포트 1은 마이크로파 소스이며, 포트 2는 검출기입니다.레이저 입력은 다이어그램에 표시되지 않았으며, 다이어그램의 증폭기는 네트워크 분석기에 내장되어 있습니다. 널리 사용되는 대체 구성으로는 검출기로 오실로스코프 내의 마이크로파 다이오드를 사용하는 방법이 있습니다. 이제 네트워크 분석기를 사용하여 작업을 수행하십시오.네트워크 분석기의 주파수 스팬(frequency span)을 0으로 설정하여 과도 응답 검출(transient detection)을 활성화합니다. 측정 주파수를 이전에 측정된 부하 공동(loaded cavity)의 공진 주파수로 설정하십시오. 다음으로, 마이크로파 발생기를 구성합니다.마이크로파 소스 주파수를 측정 주파수로 설정하고, 출력 전력을 0 dBm으로 설정하십시오. 그다음, 레이저가 네트워크 분석기를 트리거하도록 구성하십시오. 레이저 트리거 출력을 네트워크 분석기에 연결하십시오.외부 트리거를 활성화하고 트리거 오프셋을 찾아 레이저 펄스 이전의 암신호(dark signal)가 수 마이크로초 동안 포착되도록 하여 신호의 상승부를 캡처하십시오. 마지막으로, 분석기의 시간 기반(time base)을 조정하여 과도 꼬리(transient tail) 부분이 초기 감쇠보다 훨씬 길게 나타나도록 하십시오. 결과로 얻은 시간 분해 마이크로파 전도도(time-resolved microwave conductivity) 트레이스를 기록하십시오.최적의 파라미터를 확인했다면, 이를 사용하여 시간 분해 마이크로파 전도도(TRMC) 측정을 자동화하십시오. 복소 전도도에 관한 데이터를 수집하려면 다양한 마이크로파 주파수에서 이 측정을 반복하십시오. 공동 공진 곡선을 검토하고 곡선 전체를 아우르는 여러 주파수를 선택하여 주파수 스윕을 설정하십시오.네트워크 분석기를 사용하여 측정 주파수를 스윕의 첫 번째 주파수로 설정하십시오. 소스 주파수를 측정 주파수에 맞게 조정하십시오. 이전에 확인한 최적의 측정 매개변수를 사용하여 TRMC 트레이스를 얻으십시오.이 과도 응답 신호는 배경 신호가 제거된 상태입니다. 선택한 각 주파수에 대해 이 측정을 반복하십시오. 강도 의존적 TRMC 데이터를 얻으려면, 먼저 레이저를 최대 출력에서 관심 있는 파장으로 튜닝하십시오.캐비티에서 광섬유를 제거하고 광섬유를 통해 전송되는 전력을 측정하십시오. 계속하기 전에 광섬유를 다시 캐비티에 연결하십시오. 실험 파라미터를 입력하여 자동 데이터 수집을 시작하십시오.레이저를 켭니다. 레이저 샷 간의 출력 변동을 고려하여 최소 100회 이상의 트레이스에 대해 일시적인 평균값을 구합니다. 이 값이 확인되면 레이저를 끕니다.레이저를 다시 켜기 전에 빔 경로 내의 두 조리개 사이에 중성 밀도 필터를 배치하십시오. 서로 다른 중성 밀도 필터를 사용하여 이 설정에 대해 측정 단계를 반복하십시오. 이상적으로는 두 자릿수(two orders of magnitude) 이상의 범위에 걸쳐 출력을 측정해야 합니다.이 로그-로그 그래프는 가우시안 기기 응답 함수와 결합된 키네틱 모델을 사용하여 시간 분해 마이크로파 전도도 데이터를 피팅한 결과입니다. 피팅을 통해 전하 운반체 수명과 트랩 밀도를 결정하고, 직접 재결합 및 트랩 매개 재결합 과정을 특성화할 수 있습니다. 이 그래프의 각 트레이스는 제곱센티미터당 10¹²에서 10¹⁴ 사이의 여기 강도에서 관찰된 과도 전도도에 해당합니다.중성 밀도 필터를 사용하여 강도를 조절하였습니다. 과도 전도도 데이터는 총 캐리어 이동도의 강도 의존성을 추출할 수 있게 해줍니다. 이 데이터의 여기 파장은 530 nm입니다.이 트레이스들은 TRMC 트레이스의 분해와 전도도의 실수 성분 및 허수 성분의 기여도를 나타냅니다. 빨간색 트레이스는 암전하 공동(dark-loaded cavity)의 공진 주파수에서 측정된 데이터입니다. 초록색 트레이스는 전도도의 실수 부분의 감쇄를 보여줍니다.분극의 감쇠는 파란색으로 표시되어 있습니다. 파란색의 분극 감쇠 꼬리는 녹색의 전도도 감쇠 꼬리보다 현저히 작습니다. 이는 국소 트랩 상태를 통한 감쇠와 일치하는 결과입니다.숙련되면 각 TRMC 트레이스를 몇 분 만에 측정할 수 있습니다. 이러한 실험을 수행할 때는 광섬유 출력 전력을 포함한 모든 레이저 출력 설정, 파장 및 사용된 중성 밀도 필터를 정확하게 기록하는 것이 중요합니다. TRMC 측정을 통해 측정된 결합 재결합 과정과 직접 재결합 경로를 분리하기 위해 시간 분해 광루미네선스 측정을 TRMC 측정과 병행하여 사용할 수 있습니다.이 기술은 박막 광전압 감광제, 탄소 나노튜브, 이산화티타늄 나노입자를 포함한 광범위한 반도체 물질의 전하 운반체 재결합 과정을 탐구하는 길을 열어주었습니다. 고출력 레이저 사용은 매우 위험할 수 있으므로, 레이저 빔 차폐 및 적절한 보호 안경 착용과 같은 예방 조치를 항상 취해야 함을 잊지 마십시오.

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