研究主題
鈣鈦礦材料光物理特性與電荷轉移機制之研究
本實驗室針對鈣鈦礦材料與各種不同n-type、p-type載子傳材後之薄膜結構進時間解析之光譜動力學研究,並預期藉由所觀測到在鈣鈦礦材料吸光後的激子,其緩解動力學與其相關帶電載子的電荷復合動力學來瞭解鈣鈦礦太陽能電池的運作機制,從而設計出效能更為優異的載子傳輸層材料與元件結構。
實驗方法
首先我們將針對鈣鈦礦材料薄膜系統在光激發產生激子後的緩解動力行為進行深入的探討,這部分的研究可以利用本實驗室已建立完成的兩套瞬態螢光系統來達成第一套系統為時間相關單光子計數(TCSPC)光譜儀,此系統若使用現有的快速光倍增管檢測器(MCP-PMT)再搭配本實驗室現有的飛秒雷射系統,可以達到時間解析度小於100ps的範圍,但此MCP-PMT快速偵測器受限於可見光的響應範圍,對於波長在900nm以上的放光感應迅速下降,因此我們預計添購可以偵測近红外光區的高靈敏度PMT,搭配現有的slaser oscillatorCSPC系統將可研究無機半導體材料在近红外光區900-1700nm的激發態緩解動力學,而此系統的時間解析度亦可以達到小於300ps的範圍,
CSPC系統可以提供非常高靈敏度的瞬態光訊,但受限於偵器的時間解析度,該技術將無法觀測到鈣鈦礦材料在光激發後前期的緩解動力行為,因此我們在第二個瞬態螢光系統中將利用所謂之femtosecond optical gating (FOG)的技術來達成100-fs時間解析度的目的·實驗中激光源由
-台broad-band diode-pumped Tisapphire oscillator來提供其輸出在700-1000nm的範圍,其二倍頻產生350-500nm的脈衝,經由Mira/OPO震湿器再二倍頻可產生500-700nm之飛脈衡。如圖一所示,此激發光脈的光學路徑由藍色線表示:PathOne為反射式放光的激路徑而PathTwo為穿透式放光的激發路,可旋轉的様品置於 RS處,而受飛秒脈衝而產生的放光則由橘色區域所示,此放光訊號將由一組拋物線反射鏡(P1與P2)来收集,並聚焦於一個非線性晶體(NC)時間解析放光訊號的產生則由另一道飛秒脈(紅色線)來達,此脈經由一個光學延遲裝置(Optical delay line)來整時間差,並經透鏡3聚焦於NC,利用上轉換(up-conversion)的原
理,紅色飛秒脈衝將與放光訊號在時間與空間上的同時吻合而在NC上產生頻率加成的非線性光學效應(sum frequency generation,SFG),此SFG效應所座生的up-conversion訊號將由單光儀濾掉雜訊再由光子計數光電倍增管來收集,藉由時間延遲裝置的掃描,具有100-fs時間解析度的瞬態放光衰減圖譜可以完整的被記下來量不同放光波長的FOG訊號只需利用單光儀來選擇適當的波長,調整NC的phase-matching角度即可達成·經由放光波長的掃描可以完整的取得鈣鈦礦薄膜的三維瞬態放光光譜,而對於其激子在導帶的緩解過程有進一步的瞭解。
- 皮秒放光激發態生命期量測(Picosecond excitedstttme msm
- 飛秒放光緩解動力學研究(Femtosecond emission decay laxaon knet stdes
- 飛秒瞬態吸收光譜研究(Femtosecond transient absorpton spcss
- 穩態光激發吸收光譜(Steady-statephoto-induced absorpton spectra)
- 奈秒瞬態吸收光譜研究(Nanosecondtransient absorption spctral sdes)
- 電化學交流組抗圖譜(Electrochemical AC impedance spectroscopy)
研究成果
- 鈣鈦礦於氧化鋁與氧化多孔性薄膜表面之超快激子緩解動力學
- 鈣鈦礦太陽能電池奈秒瞬態紅外光譜動力學