Name: Recombinatie Dynamiek in dunne-film Photovoltaic Materials via Tijdopgeloste Magnetron geleidbaarheid (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-03-06T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 30 s
Description: Leer TRMC-metingen voor recombinatiedynamiek van ladingsdragers in dunne-film perovskieten. Deze contactloze methode onderscheidt directe en val-toestand-gemedieerde processen zonder elektrodenverstoring.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

De Australische Onderzoeksraad wordt erkend (LE130100146, DP160103008). JAG wordt ondersteund via een Australian Postgraduate Award, en DRM door een ARC Future Fellowship (FT130100214). We danken Nikos Kopidakis voor nuttige discussies.

<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>
<li>Savenije, T. J., Ferguson, A. J., Kopidakis, N., Rumbles, G. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jp406706u">Revealing the Dynamics of Charge Carriers in Polymer:fullerene Blends Using Photoinduced Time-Resolved Microwave Conductivity.</a> J. Phys. Chem. C. 117 (46), 24085-24103 (2013).</li>
<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>
<li>Infelta, P. P., De Haas, M. P., Warman, J. M. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0146572477900449">The study of the transient conductivity of pulse irradiated dielectric liquids on a nanosecond timescale using microwaves.</a> Radiat. Phys. Chem. 10 (5-6), 353-365 (1977).</li>
<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>

De auteurs hebben niets te onthullen.

Terwijl de TRMC techniek een schat aan informatie over enfotogeïnduceerde ladingsdragers dynamiek kan bieden, is dit een indirecte meting van de geleidbaarheid, en dus zorg moet worden genomen bij het interpreteren van de resultaten. De TRMC techniek meet volledige mobiliteit, en kan niet worden gebruikt om onderscheid te maken tussen elektronen en gaten mobiliteit. De onderliggende aanname dat geleidbaarheid evenredig aan de veranderingen in gereflecteerde vermogen geldt alleen wanneer dat verandering klein (&lt;5%) <s...

Flash-fotolyse-time opgelost magnetron geleidbaarheid (FP-TRMC) houdt toezicht op de dynamiek van de foto-enthousiast ladingdragers op het ns-microseconde tijdschaal, waardoor het een ideaal hulpmiddel voor het onderzoeken van ladingsdragers recombinatie processen. Het begrijpen van de mechanismen van verval fotogeïnduceerde ladingsdragers in halfgeleiders dunne film is van cruciaal belang in een aantal toepassingen, waaronder fotovoltaïsche inrichting optimalisatie. De geïnduceerde carrier levens zijn vaak functies van geïnduceerde carrier dichtheid, excitatiegolflengte, mobiliteit, val dichtheid en de vangst tarief. Deze paper toont de veelzijdigheid van de tijdsopgeloste Microwave geleidbaarheid (TRMC) techniek voor het onderzoeken van een breed scala van carrier dynamische afhankelijkheden (intensiteit, golflengte, magnetron frequentie) en hun interpretaties. Photogenerated kosten kunnen wijzigen om zowel de reële en imaginaire delen van de diëlektrische constante van een materiaal, afhankelijk van hun mobiliteit en degre<html> e van de bevalling / lokalisatie 1. De geleidbaarheid van een materiaal <img alt="Vergelijking" src="/files/ftp_upload/55232/55232eq1.jpg" /> is evenredig aan de complexe diëlektrische constante <img alt="Vergelijking" src="/files/ftp_upload/55232/55232eq2.jpg" /> waar <img alt="Vergelijking" src="/files/ftp_upload/55232/55232eq3.jpg" /> is de frequentie van een microgolf elektrisch veld, <img alt="Vergelijking" src="/files/ftp_upload/55232/55232eq4.jpg" /> en <img alt="Vergelijking" src="/files/ftp_upload/55232/55232eq5.jpg" /> zijn de reële deel van de diëlektrische constante. Zo wordt het reële deel van de geleidbaarheid met betrekking tot het imaginaire deel van de diëlektrische constante, en kan worden naar magnetron absorptie, terwijl het imaginaire deel van de geleidbaarheid (hierna afgekort als polarisatie) houdt verband met een verschuiving van de resonantiefrequentie van het microgolfveld 1. t &quot;&gt; TRMC biedt verscheidene voordelen boven andere technieken. Bijvoorbeeld, DC fotoconductiviteit metingen lijden aan diverse complicaties van contact brengen van het materiaal met elektroden. Verbeterde recombinatie aan de elektrode / materiaal interface terug injecteren van ladingen via deze interface, en verbeterde dissociatie van excitonen en geminate paren als gevolg van de aangelegde spanning 2 allemaal leiden tot verstoringen in de gemeten mobiliteiten en levens. in tegenstelling TRMC is een elektrodeloze techniek die de intrinsieke mobiliteit van de dragers meet zonder vervormingen als gevolg van de overdracht aan de overkant van de contacten op te laden . Een belangrijk voordeel van microgolfvermogen als een probe voor carrier dynamics is dat naast het controleren van verval levensduur van ladingsdragers, bederf instrumenten / routes kunnen ook worden onderzocht. TRMC kan worden gebruikt om het totale mobiliteit 3 en leven bepalentijd 4 van geïnduceerde ladingsdragers. Deze parameters kunnen vervolgens worden gebruikt om onderscheid te maken tussen directe en val bemiddelde recombinatie mechanismen 3, 5. De afhankelijkheid van deze twee afzonderlijke paden verval kan kwantitatief worden geanalyseerd als functie van ladingsdichtheid 3, 5 en excitatie-energie / golflengte 5. De lokalisatie / opsluiting van geïnduceerde dragers kan worden onderzocht door het vergelijken van het verval van de geleidbaarheid versus polariseerbaarheid 5 (imaginaire vs reële deel van de diëlektrische constante). Bovendien, en misschien nog belangrijker, TRMC kan worden gebruikt te controleren toestanden die als ladingsdrager verval pathways karakteriseren. Oppervlak vallen, bijvoorbeeld, kunnen worden onderscheiden van bulk vallen door vergelijking gepassiveerd vs gepassiveerde monsters 6. Sub-bandgap staten kunnenrechtstreeks onderzocht met behulp van sub-bandgap excitatie-energie 5. Trap dichtheden kan worden afgeleid door het aanbrengen TRMC gegevens 7. Door de veelzijdigheid van deze techniek is TRMC toegepast op een groot aantal materialen zoals studeren: traditionele dunne film halfgeleiders zoals silicium 6, 8 en TiO 2 9, 10, nanodeeltjes 11, nanobuizen 1, organische halfgeleiders 12, materieel mengsels 13, 14, en hybride fotovoltaïsche materialen 3, 4, 5. Teneinde kwantitatieve informatie met behulp TRMC verkrijgen, is het cruciaal om nauwkeurig te kunnen bepalen het aantalgeabsorbeerde fotonen voor een bepaalde optische excitatie. Aangezien methoden voor het kwantificeren van de absorptie van dunne films, nanodeeltjes, oplossingen en ondoorzichtige monsters verschillen, worden de monstervoorbereiding en calibratietechnieken hier gepresenteerde speciaal ontworpen voor dunne film monsters. De TRMC meetprotocol gepresenteerd is zeer algemeen.

<table><tbody><tr><td>Hellmanex III detergent</td><td>Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/z805939?lang=nl&amp;region=AU</td><td>Z805939</td><td>Corrosiefd en giftig. Zie SDS.</td></tr><tr><td>Lead(II) iodide (99%)</td><td>Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/211168?lang=nl&amp;region=AU</td><td>211168</td><td>Giftig. Zie SDS.</td></tr><tr><td>Anhydrous dimethylformamide (99.8%)</td><td>Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/227056?lang=nl&amp;region=AU</td><td>227056</td><td>Giftig. Zie SDS.</td></tr><tr><td>Anhydrous dimethylsulfoxide (99.9%)</td><td>Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/276855?lang=nl&amp;region=AU</td><td>276855</td><td>Giftig. Zie SDS.</td></tr><tr><td>Anhydrous 2-Propanol (99.5%)</td><td>Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/278475?lang=nl&amp;region=AU&amp;gclid= COnlgPaw780CFQZvvAod17EA4Q</td><td>278475</td><td></td></tr><tr><td>Methylammonium iodide</td><td>Dyesol www.dyesol.com/products/dsc-materials/perovskite-precursors/methylammonium-iodide.html</td><td>MS101000</td><td>Ook verkocht door Sigma Aldrich</td></tr><tr><td>Poly(methyl methacrylate)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>445746</td><td></td></tr><tr><td>Anhydrous chlorobenzene (99.8%)</td><td>Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/445746?lang=nl&amp;region=AU</td><td>284513</td><td>Giftig. Zie SDS.</td></tr><tr><td>Equipment</td><td>Bedrijf</td><td>Model</td><td>Opmerkingen/Beschrijving</td></tr><tr><td>UV-VIS-NIR spectrofotometer</td><td>Perkin-Elmer&nbsp;</td><td>Lambda 900</td><td></td></tr><tr><td>Profilometer</td><td>Veeco</td><td>Dektak 150</td><td></td></tr><tr><td>Vector Network Analyzer</td><td>Keysight www.keysight.com/en/pdx-x201927-pn-N9918A/fieldfox-handheld-microwave-analyzer-265-ghz?cc=US&amp;lc=eng</td><td>Fieldfox N9918A</td><td></td></tr><tr><td>Afleesbare golflengtelaser</td><td>Opotek www.opotek.com/product/opolette-355</td><td>Opolette 355</td><td></td></tr><tr><td>Neutrale dichtheidsfilters</td><td>Thorlabs www.thorlabs.hk/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=3193</td><td>NUK01</td><td></td></tr><tr><td>Vermogensmeter</td><td>Thorlabs www.thorlabs.com/thorproduct.cfm?partnumber=PM100D</td><td>PM100D</td><td></td></tr><tr><td>Vermogenssensor</td><td>Thorlabs www.thorlabs.com/thorproduct.cfm?partnumber=S401C</td><td>S401C</td><td></td></tr><tr><td>Holle</td><td>Op maat gebouwd</td><td></td><td>De holte die voor dit experiment werd gebruikt, is ontworpen en in huis gebouwd.</td></tr></tbody></table>

recombinatie dynamiek in dunne-film photovoltaic materials via tijdopgeloste magnetron geleidbaarheid

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

Werkwijze voor het onderzoeken recombinatie dynamiek van foto-geïnduceerde ladingsdragers in halfgeleiders dunne film, met name in fotovoltaïsche materialen zoals organo-Loodhalide perovskieten gepresenteerd. De perovskiet laagdikte en absorptiecoëfficiënt worden in eerste instantie gekenmerkt door profilometrie en UV-VIS absorptie spectroscopie. Kalibratie van zowel laservermogen en holle gevoeligheid beschreven. Een protocol voor het uitvoeren Flash-fotolyse Tijdopgeloste microgolfgeleiding (TRMC) experimenten, een contactloze werkwijze voor het bepalen van de geleidbaarheid van een materiaal wordt gepresenteerd. Werkwijze voor het identificeren van de werkelijke en imaginaire componenten van het complex geleiding bij het uitvoeren TRMC als functie van de microgolf frequentie wordt gevormd. Ladingsdragers dynamiek worden bepaald onder verschillende excitatie regimes (met inbegrip van zowel kracht en golflengte). Technieken voor het onderscheid tussen directe en-trap gemedieerde rottingsprocessen gepresenteerd en besproken.Resultaten worden gemodelleerd en uitgelegd aan de hand van een algemene fotogeïnduceerde kinetisch model van ladingsdragers in een halfgeleider. De beschreven technieken zijn toepasbaar op een breed scala van opto materialen, waaronder organische en anorganische fotovoltaïsche materialen, nanodeeltjes en geleidende / halfgeleidende dunne films.

De vertegenwoordiger van de hier gepresenteerde resultaten werden verkregen uit een 250 nm CH 3 NH 3 PBI 3 dunnefilmmonster. De dynamiek van de geleidbaarheid <img alt="Vergelijking" src="/files/ftp_upload/55232/55232eq54.jpg" /> kan worden gerelateerd aan de dynamiek van de ladingsdragers <img alt="Vergelijking" src="/files/ftp_upload/55232/55232eq55.jpg" /> via <p class="jove_content" fo:...

Een Time Resolved Microwave Conductivity-techniek voor het onderzoeken van directe en val-gemedieerde recombinatiedynamiek en het bepalen van dragermobiliteiten van dunnefilm halfgeleiders wordt hier gepresenteerd.

Recombinatie Dynamiek in dunne-film Photovoltaic Materials via Tijdopgeloste Magnetron geleidbaarheid

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

Het algemene doel van dit experiment is om gereflecteerd microgolfvermogen te gebruiken voor het meten van de recombinatiedynamiek van foto-geïnduceerde ladingsdragers in dunne-film fotovoltaïsche materialen. Deze methode is nuttig in het vakgebied van de fotovoltaïca omdat het het verval van foto-geïnduceerde ladingsdragers via valstaten en band-naar-band recombinatieprocessen meet. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat er geen elektrische contacten met het monster nodig zijn.Dit betekent dat de gemeten levensduur en geleidbaarheid niet worden vervormd door de aanwezigheid van kathoden. Verzamel eerst enkele van de benodigde elementen om de metingen uit te voeren, waaronder een voorbereid meetmonster. Dit dunne-film perovskietmonster is gekarakteriseerd en de relevante golflengten zijn gekozen.Zorg dat, naast het monster, een microgolfholte, een netwerkanalyser en een laser gereedstaan. Het monster wordt gemonteerd in deze op maat gemaakte microgolfholte, die bestaat uit vier aan elkaar geschroefde kwartgolflamellen. Een iris koppelt microgolven in de holte, en een glasvezspoort op de microgolfkortsluiting maakt optische toegang mogelijk.Een monsterhouder van Teflon wordt in de holte geplaatst. Een diffuser zorgt ervoor dat het invallende licht ruimtelijk uniform is, terwijl een afstelschroef de kwaliteitsfactor van de holte aanpast. De laser is instelbaar over golflengten van het zichtbare tot het infrarode spectrum.De vereiste kleinere optische elementen omvatten een off-axis parabolische spiegelkoppelaar en neutraaldichtheidsfilters. Richt de laserstraal, met de golflengte op de gewenste waarde, naar een off-axis koppelaar. Gebruik een straalkaart om de uitlijning met de optische as van de spiegel te controleren.De spot moet de koppelaar ongeveer in het centrum binnengaan. Neem vervolgens een optische vezel die uiteindelijk aan de holte zal worden gekoppeld. Verbind één uiteinde van de vezel met de vezelkoppelaar.Verbind het andere uiteinde met een vermogenssensor en meter. Gebruik een laag laservermogen en begin de output van de vezel te monitoren terwijl u de vezelkoppelaar afstelt. Pas de kantelhoek van de koppelaar aan om de vezelkoppeling te maximaliseren.Blijf de vermogensmeter monitoren en stop wanneer deze het maximale vermogen registreert. De aanpassingen van de kantelhoek op de koppelaar moeten langzaam worden uitgevoerd, waarbij erop wordt gelet dat er niets wordt gestoten. Verfijn de koppeling door het laservermogen geleidelijk te verhogen en de oriëntatie van de koppelaar verder aan te passen.Om de verliesfactor van de caviteit te bepalen, wordt het laservermogen uit de vezel vergeleken met het vermogen dat op het monster valt. Zet eerst de laser aan en meet het uitgangsvermogen via de vezel. Werk vervolgens met de caviteit om het vermogen op de monsterpositie te meten.Aangezien de caviteit is opgebouwd uit kwartgolflamellen, moet deze worden gedemonteerd om toegang te krijgen tot de monsterpositie. Plaats bij demontage een masker ter grootte van de houder op de monsterpositie waar het elektrische veld maximaal is. Positioneer een vermogenssensor achter het masker om het vermogen bij het monster te meten.Verbind nu de gekoppelde vezel met de holte. Meet het vermogen op de monsterpositie voor de gekozen golflengte. Koppel vervolgens de vezel los, verwijder daarna de vermogenssensor en het masker van de monsterpositie, en stel de holte weer samen om deze voor te bereiden op de volgende stappen.De monsterhouder is ontworpen om het monster in het midden van de caviteit te centreren. Plaats het monster op de monsterhouder. Zorg ervoor dat de monsterhouder zo is georiënteerd dat deze naar de laseringangspoort is gericht.Plaats de monsteraanhouders in de caviteit. Voor de kalibratie van de caviteitgevoeligheid zijn een netwerkanalyzer en een circulator vereist. Verbind poort één van de netwerkanalyzer met ingangspoort één van de circulator.Verbind poort twee van de circulator met de microgolfkoppeler van de caviteit. Alle straling die door het monster wordt gereflecteerd, verlaat de circulator via poort drie. Verbind deze poort eveneens met de poort van de netwerkanalyzer.Gebruik vervolgens de netwerkanalyseerder om een twee-poorts S21-meting van het gereflecteerde vermogen uit te voeren. Centreer het display opnieuw op de resonantiefrequentie van de lege caviteit, die voor deze caviteit ongeveer 6.5 gigahertz is. Stel vervolgens de frequentiespan van het display in op één gigahertz.Lokaliseer en markeer de resonantiefrequentie van de belaste caviteit en centreer deze. Zoom tot slot in voordat u de resonantiecurve opneemt. Begin nu met het afstemmen van de kwaliteitsfactor van de caviteit.Om dit te doen, stelt u de afstemschroef op de caviteit bij. Observeer de resonantiecurve om de kwaliteitsfactor te optimaliseren. Een optimale kwaliteitsfactor is vaak een compromis tussen tijdresolutie en meetnauwkeurigheid.De caviteitgevoeligheidsfactor kan worden berekend uit de resonantiecurve van de belaste caviteit. De volgende stap is het opzetten van de tijdopgeloste microgolfgeleidingsmeting of TRMC-meting. Stem de laser af op een van de golflengten van belang en stel het uitgangsvermogen in op maximaal.Gebruik vervolgens een vermogenssensor om het laservermogen te meten dat door de vezel wordt getransporteerd. Verwijder de vezel uit de vermogenssensor en verbind de vezel vervolgens met de optische ingang van de caviteit. Aan het andere uiteinde van de caviteit blijven de netwerkanalyzer en de circulator verbonden, zoals bij de kalibratie van de caviteitsgevoeligheid.De analyzer bevindt zich nu in een transiënte modus en dit schema maakt de nieuwe functies van de poorten van de netwerkanalyzer duidelijk. Poort één is de microgolfbron. Poort twee is de detector.De laser-input staat niet in het diagram, en de versterker in het diagram is geïntegreerd in de netwerkanalyzer. Een veelgebruikte alternatieve opstelling maakt gebruik van een microgolfdiode in een oscilloscoop als detector. Werk nu verder met de netwerkanalyzer.Schakel transiënte detectie in door de frequentiespan van de netwerkanalyzer op nul in te stellen. Stel de meetfrequentie in op de eerder gemeten resonantiefrequentie van de belaste holte. Configureer vervolgens de microgolfbron.Stel de frequentie van de microgolfbron in op de meetfrequentie en het uitgangsvermogen op 0 dBm. Richt vervolgens de laser zo in dat deze de netwerkanalyzer triggert. Sluit de triggeruitgang van de laser aan op de netwerkanalyzer.Schakel de externe trigger in en bepaal de trigger-offset om de stijging van het signaal vast te leggen met enkele microseconden aan donkersignaal voorafgaand aan de laserpuls. Pas tenslotte de tijdbasis van de analyzer aan, zodat de transiënte staart veel langer is dan het initiële verval. Registreer de resulterende tijdopgeloste microgolfgeleidingscurve.Zodra de optimale parameters bekend zijn, kunnen deze worden gebruikt om de metingen van de tijdopgeloste microgolfgeleidbaarheid of TRMC te automatiseren. Om gegevens over de complexe geleidbaarheid te verzamelen, wordt deze meting herhaald bij verschillende microgolffrequenties. Selecteer de frequentiescan door de resonantiecurve van de holte te bekijken en verschillende frequenties te kiezen die de curve beslaan.Gebruik de netwerkanalyzer om de meetfrequentie in te stellen op de eerste frequentie van de sweep. Pas de bronfrequentie aan naar de meetfrequentie. Gebruik de eerder vastgestelde optimale meetparameters om een TRMC-trace te verkrijgen.Bij deze transient is de achtergrond afgetrokken. Herhaal deze meting voor elke gekozen frequentie. Om intensiteitsafhankelijke TRMC-gegevens te verkrijgen, begint u met het afstemmen van de laser op een gewenste golflengte bij maximaal vermogen.Verwijder de vezel uit de caviteit en meet het vermogen dat door de vezel wordt getransporteerd. Sluit de vezel opnieuw aan op de caviteit voordat u verdergaat. Start de geautomatiseerde gegevensverzameling door de experimentele parameters in te voeren.Zet de laser aan. Bereken een tijdelijk gemiddelde over ten minste 100 traces om rekening te houden met variaties in het vermogen per laserpuls. Zodra dit is bepaald, zet u de laser uit.Plaats een neutraaldichtheidsfilter tussen twee diafragma's in het straalpad voordat de laser opnieuw wordt ingeschakeld. Herhaal de meetstappen voor deze opstelling met verschillende neutraaldichtheidsfilters. Idealiter worden metingen uitgevoerd waarbij het vermogen over twee grootteordes is gespreid.Deze log-loggrafiek toont een fit van de tijdopgeloste microgolfgeleidingsgegevens met behulp van een kinetisch model, geconvolueerd met een Gaussiaanse instrumentresponsfunctie. Met een fit is het mogelijk om ladingsdragerslevensduuren en valdensiteiten te bepalen, en om directe en val-gemedieerde recombinatieprocessen te karakteriseren. Elke curve in deze grafiek komt overeen met een transiënte geleidbaarheid bij een excitatie-intensiteit tussen 10¹² en 10¹⁴ waargenomen protonen per vierkante centimeter.De intensiteiten werden gevarieerd met behulp van neutraaldichtheidsfilters. De data van de transiënte conductiviteit maken het mogelijk om de intensiteitsafhankelijkheid van de totale ladingsdragermobiliteit te bepalen. De excitatiegolflengte voor deze data is 530 nanometers.Deze sporen vertegenwoordigen een deconstructie van een TRMC-spoor en de bijdragen van de reële en imaginaire componenten van de geleidbaarheid. De rode sporen bevatten gegevens die zijn verzameld bij de resonantiefrequentie van de donkergeladen caviteit. Het groene spoor geeft het verval van het reële deel van de geleidbaarheid weer.Het verval van de polarisatie is in het blauw weergegeven. De staart van het polarisatieverval in het blauw is aanzienlijk kleiner dan die van de conductiviteit in het groen. Dit is consistent met verval via gelokaliseerde valstaten.Zodra de methode onder de knie is, kan elke TRMC-meting in enkele minuten worden uitgevoerd. Bij het uitvoeren van deze experimenten is het belangrijk om alle laservermogeninstellingen correct te registreren, inclusief het vermogen uit de vezel, de golflengte en eventueel gebruikte neutrale dichtheidsfilters. Tijdopgeloste fotoluminescentiemetingen kunnen in combinatie met TRMC-metingen worden gebruikt om de directe recombinatiepaden te scheiden van de gecombineerde recombinatieprocessen die met TRMC worden gemeten.Deze techniek maakte de weg vrij voor het onderzoeken van recombinatieprocessen van ladingsdragers in een breed scala aan halfgeleidende materialen, waaronder dunne-film fotovoltaïsche sensitizers, koolstofnanobuisjes en titaniumdioxide-nanodeeltjes. Vergeet niet dat werken met lasers met een hoog vermogen extreem gevaarlijk kan zijn en dat er altijd voorzorgsmaatregelen moeten worden genomen, zoals het afschermen van de laserstraal en het dragen van een geschikte veiligheidsbril.

recombination-dynamics-thin-film-photovoltaic-materials-via-time

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

Organische fotovoltaïsche (OPV) materialen zijn inherent inhomogeen op de nanometer schaal. Nanoschaal inhomogeniteit van OPV materialen invloed op de prestaties van fotovoltaïsche apparaten. In dit artikel beschrijven we een protocol voor kwantitatieve metingen van elektrische en mechanische eigenschappen van OPV materialen met sub-100 nm resolutie.

Concurrent Kwantitatieve geleidbaarheid en mechanische eigenschappen metingen van organische fotovoltaïsche Materialen met AFM

Er is vooruitgang geboekt bij het gebruik van spin-echo resolved grazing incidence scattering (SERGIS) als neutronenverstrooiingstechniek om de lengteschalen in onregelmatige monsters te onderzoeken. Kristallieten van [6,6]-fenyl-C61-boterzuurmethylester zijn onderzocht met behulp van de SERGIS-techniek en de resultaten bevestigd door optische en atoomkrachtmicroscopie.

Neutron Spin Echo Resolved Grazing Incidence Scattering gebruiken om organische zonnecelmaterialen te onderzoeken

Wanordelijke structuren bieden nieuwe mechanismen voor de vorming van fotonische bandgaps en ongekende vrijheid in functionele gebreken ontwerpen. De computationele uitdagingen van wanordelijke systemen omzeilen, construeren we modulaire macroscopische monsters van de nieuwe klasse van PBG materialen en gebruik microgolven karakteriseren de omvang invariante fotonische eigenschappen op een eenvoudige en goedkope wijze.

Met behulp van Magnetron en Macroscopische Monsters van diëlektrische Solids aan de Photonic Eigenschappen van Disordered fotonische bandgap Materials Bestudeer

Tinsulfide (SnS) is een kandidaatmateriaal voor op Aarde abundantie, niet-toxische zonnecellen. Hier demonstreren we de fabricageprocedure van de SnS-zonnecellen met behulp van atoomlaagdeposition, wat een gecertificeerde energieconversie-efficiëntie van 4,36% oplevert, en thermische verdamping die 3,88% oplevert.

Het maken van Record-efficiëntie SnS Zonnecellen door thermische verdamping en Atomic Layer Deposition

Hier presenteren we een protocol om organische dunne film zonnecellen met behulp van een mini-slot sterven coater en de bijbehorende in-line structuur karakteriseringen met behulp van synchrotronstraling scattering technieken te fabriceren.

Printing Fabrication van Bulk Heterojunction Solar Cells en In Situ Morfologie karakterisering

De optische, elektrische en structurele eigenschappen van dislocaties en korrelgrenzen in halfgeleidermateriaal kunnen worden bepaald door experimenten uitgevoerd in een rasterelektronenmicroscoop. Elektronenmicroscopie is gebruikt om kathodoluminescentie, door elektroden geïnduceerde stroom en diffraktie van terugverstrooide elektronen te onderzoeken.

Uitgebreide karakterisatie van Extended Defecten in Semiconductor Materials door een Scanning Electron Microscope

Een protocol voor het meten van de elektrische geleiding van levende micro-organismen biofilms fysiologisch relevante voorwaarden wordt gepresenteerd.

Karakterisering van elektronentransport via levende Biofilms

Hier presenteren we de protocollen van differentiaal-detectie analyses van time-resolved infrarood Vibrationele spectroscopie en elektron diffractie waarmee opmerkingen van de vervormingen van de lokale structuren rond photoexcited moleculen in een in kolomvorm vloeibare kristallen, het geven van een atomaire perspectief op de relatie tussen de structuur en de dynamiek van dit photoactive materiaal.

Nieuwe technieken voor het observeren van structurele dynamica van Photoresponsive vloeibare kristallen

Als een van de belangrijke fysieke parameters in halfgeleiders, is vervoerder levensduur hierin gemeten via een protocol met de magnetron photoconductivity verval methode.

Vervoerder levensduur metingen in halfgeleiders via de magnetron Photoconductivity verval methode

Een Setup voor X-Ray Beam geïnduceerde stroommetingen bij Synchrotron lijnen wordt beschreven. Het onthult de nanoschaal prestaties van zonnecellen en breidt de reeks technieken uit voor multimodale X-Ray microscopie. Van bedrading tot signaal-naar-ruis-optimalisatie, het is te zien hoe u State-of-the-art XBIC metingen uitvoert op een harde X-Ray microprobe.

X-ray Beam geïnduceerde stroommetingen voor multimodale X-Ray microscopie van zonnecellen

Leer TRMC-metingen voor recombinatiedynamiek van ladingsdragers in dunne-film perovskieten. Deze contactloze methode onderscheidt directe en val-toestand-gemedieerde processen zonder elektrodenverstoring.

Recombinatie Dynamiek in dunne-film Photovoltaic Materials via Tijdopgeloste Magnetron geleidbaarheid

Meer video's verkennen