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光電流成像係統助力納米光電子器件研究

發布時間：2019-07-08 11:15:18 瀏覽量：5444

摘要

在太陽能電池/光電探測器等光電器件研究工作中，光電流是十分重要的一種性能表征的手段。而將光電流現象可視化的顯示出來，可

以幫助研究材料本身微觀結構與(yu) 光電流的相互關(guan) 係，為(wei) 理解材料中電荷傳(chuan) 輸與(yu) 複合的過程提供有價(jia) 值的信息。材料位置與(yu) 光電流大小一

一對應的mapping圖，也可以更為(wei) 準確地提取材料的關(guan) 鍵電學特性參數，例如載流子擴散長度，耗盡層寬度等等。可以更好地揭示器

件內(nei) 部的工作機製，為(wei) 器件的結構設計與(yu) 性能優(you) 化提供了方向性的指引。最近幾年，光電流成像係統在各類納米光電子器件研究中国产成人在线观看免费网站

頗多。

關鍵詞

正文

在太陽能電池/光電探測器等光電器件研究工作中，光電流是十分重要的一種性能表征的手段。而將光電流現象可視化的顯示出來，可以幫助研究材料本身微觀結構與(yu) 光電流的相互關(guan) 係，為(wei) 理解材料中電荷傳(chuan) 輸與(yu) 複合的過程提供有價(jia) 值的信息。材料位置與(yu) 光電流大小一一對應的mapping圖，也可以更為(wei) 準確地提取材料的關(guan) 鍵電學特性參數，例如載流子擴散長度，耗盡層寬度等等。可以更好地揭示器件內(nei) 部的工作機製，為(wei) 器件的結構設計與(yu) 性能優(you) 化提供了方向性的指引。最近幾年，光電流成像係統在各類納米光電子器件研究中国产成人在线观看免费网站頗多。尤其是在過渡金屬硫化物TMDS以及黑鱗BP等二維材料領域日趨火熱，這類新型二維材料的性能以及器件工作機製上和傳(chuan) 統半導體(ti) 區別極大，借助光電流成像係統則成為(wei) 了一種研究內(nei) 在機理的重要手段。目前研究所常用的光電流成像係統，為(wei) 了提高靈敏度和信噪比，往往需要使用鎖相放大器和光學斬波器，會(hui) 極大地增加整套係統的花費。

而我司獨家代理的Nanobase的光電流成像係統，在顯微共聚焦拉曼的基礎上，可以方便的擴展微區光電成像功能，具有較高分辨率（光斑尺寸~2.3um），較大的掃描範圍（200um*200um），振鏡掃描的光點控製方式，可以實現絕對同一點的拉曼/光電流/熒光/熒光壽命測量，為(wei) 研究團隊提供強有力的實驗數據。

韓國成均館大學的 Si Young Lee教授在他的研究Large Work Function modulation of Monolayer MoS2 by Ambient Gases中使用這套係統，研究了MoS2器件在不同環境氣體(ti) 下的工作效率，並最終製出部分鈍化的新型半導體(ti) ，其理想因子幾乎為(wei) 1，具有完美的電可逆性，並且通過光電流成像係統測得耗盡層寬度為(wei) ~200nm，比體(ti) 半導體(ti) 窄了極多。相關(guan) 研究成果發表在ACS NANO雜誌上(ACS Nano 2016,10,6,6100-6107)

西班牙IMDEA-nanocientia的Andres Castellanos-Gomez博士研究小組利用類似的光電流成像係統，研究了在零偏壓下基於(yu) MoS2二維材料同質p-n結器件中光電流的分布情況。結果表明，光照下MoS2同質p-n結中光電流的產(chan) 生主要來源於(yu) p-n結區。具體(ti) 而言，摻雜類型不同的MoS2薄片中能帶失配產(chan) 生內(nei) 建電場，當光輻射到2片MoS2薄片的重疊區域（結區）時，光生載流子在內(nei) 建電場的作用下分離進而產(chan) 生光電流。而當光僅(jin) 僅(jin) 輻射在單個(ge) MoS2薄片上時，光生載流子會(hui) 很快複合，導致無光電流產(chan) 生。特別是，作者通過光電流成像發現有效結區麵積是直接測量得到的納米薄片重疊麵積的1/2左右，因此器件光電轉換效率實際被低估了一倍左右。通過光電流成像的校正，器件的實際光電轉換效率達到1%。相關(guan) 研究成果發表在Small Methods雜誌上（DOI:10.1002/smtd.201700119)上。