Eine zeitaufgelöste Mikrowellenleitfähigkeitstechnik zur Untersuchung der direkten und Fallen-vermittelten Rekombinationsdynamik und zur Bestimmung der Ladungsträgermobilitäten von Dünnschichthalbleitern wird hier vorgestellt.
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Methodenartikel
Rekombinationsdynamik in Dünnschicht-Photovoltaik-Materialien über zeitaufgelöste Mikrowellenleitfähigkeit
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Ein Verfahren zur Rekombination Dynamik der photoinduzierten Ladungsträger in der Dünnschicht-Halbleitern zu untersuchen, insbesondere in der Photovoltaik-Materialien wie Organo-Bleihalogenide Perowskite vorgestellt. Die Perowskit-Schichtdicke und Absorptionskoeffizienten werden zunächst von Profilometrie und UV-VIS-Absorptionsspektroskopie charakterisiert. Kalibrieren von sowohl der Laserleistung und der Hohlraum Empfindlichkeit wird im Detail beschrieben. Ein Protokoll zum Durchführen einer Flash-Photolyse-Time Resolved Mikrowellen Conductivity (TRMC) Experimente, ein berührungsloses Verfahren, die Leitfähigkeit eines Materials zu bestimmen, wird präsentiert. Verfahren zur realen und imaginären Komponenten des komplexen Leitfähigkeit Identifizierung von TRMC als Funktion der Mikrowellenfrequenz durchführt wird, gegeben. Ladungsträgerdynamik unter unterschiedlichen Anregungsregime bestimmt (einschließlich Leistung und Wellenlänge). Techniken für die direkte und Trap-vermittelten Zerfallsprozessen zu unterscheiden werden vorgestellt und diskutiert.Ergebnisse sind modelliert und unter Bezugnahme auf eine allgemeine kinetischen Modell der photoinduzierten Ladungsträger in einem Halbleiter interpretiert. Die beschriebenen Techniken sind auf eine breite Palette von optoelektronischen Materialien, einschließlich organischer und anorganischer Photovoltaik-Materialien, Nanopartikel und leitende / Dünnschichten halb.
Einleitung
Blitz Photolyse zeitaufgelöste Mikrowellenleitfähigkeit (FP-TRMC) überwacht Dynamik des photoangeregten Ladungsträger auf der ns-us Zeitplan, es ein ideales Werkzeug für die Untersuchung machen Rekombinationsprozessen Ladungsträger. die Zerfallsmechanismen von photoinduzierten Ladungsträger in der Dünnschicht-Halbleiter zu verstehen, ist von zentraler Bedeutung in einer Reihe von Anwendungen, einschließlich Photovoltaik-Einrichtung Optimierung. Die induzierten Trägerlebensdauern sind oft Funktionen der induzierten Ladungsträgerdichte, Anregungswellenlänge, Mobilität, Fallendichte und -Auffangrate. Dieses Papier zeigt die Vielseitigkeit des Time Resolved Mikrowelle Le....
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Protokoll
1. Probenvorbereitung
Achtung: Einige Chemikalien in diesem Protokoll verwendet wird, kann gesundheitsgefährdend sein. Bitte konsultieren Sie alle relevanten Sicherheitsdatenblätter vor jeder Probenvorbereitung stattfindet. Nutzen Sie geeignete persönliche Schutzausrüstung (Laborkittel, Schutzbrille, Handschuhe, etc.) und technische Kontrollen (zB Glovebox, Dunstabzug, etc.) , wenn die Perowskit - Vorprodukte Handhabung und Lösungsmitteln.
ANMERKUNG: Das Ziel dieses Abschnitts ist es, eine gleichmäßige Dicke Dünnfilm auf dem Substrat zu bilden. Während dieses Verfahren zur organo-Bleih....
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Ergebnisse
Die repräsentativen hier vorgestellten Ergebnisse wurden aus einer 250 nm CH 3 NH 3 PbI 3 Dünnschichtprobe erhalten.
Die Dynamik der Leitfähigkeit 
kann auf die Dynamik der Ladungsträger zusammenhängen 
über
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Diskussion
Während die TRMC-Technik eine Fülle von Informationen über photoinduzierten Ladungsträgerdynamik bieten können, ist dies eine indirekte Messung von Leitfähigkeit und Pflege deshalb getragen werden muss, wenn die Ergebnisse zu interpretieren. Die TRMC-Technik misst totale Mobilität, und nicht verwendet werden kann zwischen Elektron und Loch Mobilitäten zu unterscheiden. Die zugrunde liegende Annahme , dass die Leitfähigkeit proportional ist in der reflektierten Leistung zu ändern , hält nur dann , wenn diese Änderung kle.......
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Offenlegungen
Die Autoren haben nichts offenzulegen.
Danksagungen
Die Danksagung erfolgt an den Australian Research Council (LE130100146, DP160103008). JAG wird durch einen Australian Postgraduate Award und DRM durch ein ARC Future Fellowship (FT130100214) unterstützt. Wir danken Nikos Kopidakis für hilfreiche Gespräche.
....Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Hellmanex III Waschmittel | Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/z805939?lang=en®ion=AU | Z805939 | ätzend und giftig. Siehe Sicherheitsdatenblatt. |
| Blei(II)-iodid (99%) | Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/211168?lang=en®ion=AU | 211168 | giftig. Siehe Sicherheitsdatenblatt. |
| Wasserfreies Dimethylformamid (99,8%) | Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/227056?lang=en®ion=AU | 227056 | giftig. Siehe Sicherheitsdatenblatt. |
| Wasserfreies Dimethylsulfoxid (99,9%) | Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/276855?lang=en®ion=AU | 276855 | giftig. Siehe Sicherheitsdatenblatt. |
| Wasserfreies 2-Propanol (99,5%) | Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/278475?lang=en®ion=AU&gclid= COnlgPaw780CFQZvvAod17EA4Q | 278475 | |
| Methylammoniumiodid | Dyesol www.dyesol.com/products/dsc-materials/perovskite-precursors/methylammonium-iodide.html | MS101000 | Auch verkauft von Sigma Aldrich |
| Poly(methylmethacrylat) | Sigma Aldrich | 445746 | |
| wasserfreies Chlorbenzol (99,8%) | Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/445746?lang=en®ion=AU | 284513 | Toxic. Siehe Sicherheitsdatenblatt. |
| Ausrüstung | <>Unternehmen | Modell< | strong>Kommentare/Beschreibung |
| UV-VIS-NIR Spektralphotometer | Perkin-Elmer | Lambda 900 | |
| Profilometer | Veeco | Dektak 150 | |
| Vektor Netzwerkanalysator | Keysight www.keysight.com/en/pdx-x201927-pn-N9918A/fieldfox-handheld-microwave-analyzer-265-ghz?cc=US&lc=eng | Fieldfox N9918A | |
| Abstimmbarer Wellenlängenlaser | Opotek www.opotek.com/product/opolette-355 | Opolette 355 | |
| Graufilter | Thorlabs www.thorlabs.hk/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=3193 | NUK01 | |
| Leistungsmesser | Thorlabs www.thorlabs.com/thorproduct.cfm?partnumber=PM100D | PM100D | |
| Leistungsmesser | Thorlabs www.thorlabs.com/thorproduct.cfm?partnumber=S401C | S401C | |
| Kavität | Sonderanfertigung | Der Hohlraum, der für dieses Experiment verwendet wurde, wurde im eigenen Haus entworfen und gebaut. |
Referenzen
- 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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Nachdrucke und Genehmigungen
