第三十九章 载流子迁移率
周日。
许秋来到实验室。
段云正戴着耳机专心码字,陈婉清则在桌位上整理着纸质文献。
许秋先和段云打了声招呼,然后走到陈婉清旁边坐下。
“学姐,PEN基底的事有消息了吗?”
“嗯嗯,我联系了几家做光电材料的厂家,其中一家有现成的PEN基底,”陈婉清道:“不过他们只做大面积的基底,最少要买1米乘10米,我就按最小的规格买了,估计一周之内就能到。”
“大面积的基底,”许秋问道:“指的是一整张10平方米面积的PEN基底,上面均匀镀有ITO吗?”
“没错。”陈婉清道。
“可我们用的玻璃基片上ITO是有图案的啊。”许秋道。
“那么就需要先将大块的基片裁剪为一平方英寸的小片,然后再把不需要的ITO蚀刻掉,得到图案化的ITO基底。”陈婉清道。
“好吧,我明白了,”许秋道:“那学姐有现成的蚀刻条件吗?”
“好像没有哦。”陈婉清歪头想了想道。
“好像?”许秋在心里嘀咕了一句,说道:“好吧,那我找找看。”
他掏出电脑,再次翻看那几篇柔性衬底的文献。
很快,他就在其中一篇文献的实验信息部分,看到了他们给出的蚀刻ITO的条件:
在2摩尔每升的稀盐酸中加入锌粉,随后放入ITO基片,与溶液接触的部分将被蚀刻掉。
不过,现在PEN/ITO基片还没有到,他只能先把这个方法记下,然后向陈婉清汇报:
“学姐,我找到ITO的蚀刻方法了。”
“这么快就找到啦,让我看看。”陈婉清凑过头,看了看许秋的电脑。
“我想起来了,这是经典的湿法蚀刻方法,我记得还有一种干法蚀刻……”看到许秋在盯着她看,陈婉清小声说道:
“如果我说我刚刚真的没想起来,你会相信吗?”
“我信。”许秋无奈的摊摊手。
…………
今天没有实验做,许秋在实验室里逛了一圈,想看看还有什么自己不熟悉的仪器。
结果,他惊奇的发现,整个实验室里,除了电化学工作站外,仅有一台仪器是他还没有用过的。
那台仪器,他还依稀有些印象,好像是在田晴的毕业答辩PPT上出现过。
考虑到下周开始考试周后,他有近一个月时间不来实验室,许秋决定今天把这台仪器搞定了。
于是,他找到陈婉清。
“学姐,实验室里那台仪器是干什么用的呢,可以教我吗?”
“那一台呀,是用来测试CELIV和TOF的,”陈婉清道:“主要是田晴在使用,她的毕业设计就是做这个的。
不过,当初魏老师也把测试方法教给了其他人,我也会操作,只是数据分析方面就不太行了。
两台仪器主要是用来表征电池器件中载流子的输运情况,是比较偏向于理论研究的。
通过建立模型、拟合数据,据说可以得到很多电荷输运动力学的信息。
但我现在只会简单的计算载流子迁移率。
在半导体领域,电子和空穴被称为载流子,它们的迁移率可以理解为它们在器件中移动的速率,通常是越快越好。
这仪器在我学会后就一直没用过,要不是你提醒,我都想不到可以测试一下这个。”
“在测试前,我先给你看个宝贝。”陈婉清神秘道。
“宝贝?”许秋疑惑的跟着学姐,她的行进方向是一个储物柜。
陈婉清从储物柜中取出一个黑色的方形纸盒,示意许秋打开。
许秋打开后,发现里面装着两个黑色的拉链盒。
从外观看,不会是眼镜盒吧?
他拉开盒子的拉链。
不出所料,里面装的是眼镜,橙红色的镜片像是特殊材质制成的。
“果然,我就不应该期待什么。”许秋心想。
“是不是很惊喜,”陈婉清笑了笑道:“这是护目镜,等下要用到高功率的激光,戴上它就能保护眼睛不被灼伤。”
许秋勉强挤出一个笑容回应。
二人戴好护目镜后,来到仪器旁,陈婉清介绍道:
“这台仪器主要由三部分组成,激光光源、信号发生器、示波器,因为没有电脑,所以需要提前插一个U盘,数据会自动存储在U盘中。
测试方法很简单,先将样品装入样品托,然后将样品托连接信号发生器和示波器,设置好参数后,启动激光、信号发生器,示波器就会显示电流随时间变化的波形。
第一种测试手段,是线性增压载流子瞬态法,也就是CELIV。
原理上是先给器件一个短暂的激光脉冲,有效层吸收激光的光能,在内部产生载流子,然后用一个线性增大的电压,将电子和空穴分别‘扫’至负极和正极,便形成了电流。
这种方法中,波形的电流大小不重要,因为我们关心的是电荷迁移率,所以主要考察电流信号产生峰值的时间。
时间越短,就表明载流子运动的越快,迁移率就越高。
在计算公式中,迁移率与时间的负二次方成正比。
这种方法得到的迁移率无法区分电子和空穴,是它们整体的迁移率。
另外一种是飞行时间法,TOF。
采用这种方法需要制备特别的电池器件,首先有效层要比较厚,通常在300纳米以上为宜,保证载流子在有效层内‘飞行’的时间足够长。
此外,还需要在器件结构中加入电子和空穴的阻挡层,从字面意思上可以理解,阻挡层就是电子和空穴几乎无法通过的材料。
通常可以使用绝缘体作为阻挡层,我们一般用氟化锂,蒸镀5纳米厚度就可以有效的阻挡电子和空穴通过。
原理上和CELIV类似,不过采用的是恒定电压,主要考察电流信号开始衰减时的时间。
因为阻挡层的存在,可以分别测试电子和空穴,两种载流子各自的迁移率。
我们现在没有能够用来测试TOF的器件,所以今天只测试CELIV。”
仪器的参数都是默认设置好的,操作也不难,陈婉清示范过后,许秋将另外的五组体系也测试完毕。
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许秋来到实验室。
段云正戴着耳机专心码字,陈婉清则在桌位上整理着纸质文献。
许秋先和段云打了声招呼,然后走到陈婉清旁边坐下。
“学姐,PEN基底的事有消息了吗?”
“嗯嗯,我联系了几家做光电材料的厂家,其中一家有现成的PEN基底,”陈婉清道:“不过他们只做大面积的基底,最少要买1米乘10米,我就按最小的规格买了,估计一周之内就能到。”
“大面积的基底,”许秋问道:“指的是一整张10平方米面积的PEN基底,上面均匀镀有ITO吗?”
“没错。”陈婉清道。
“可我们用的玻璃基片上ITO是有图案的啊。”许秋道。
“那么就需要先将大块的基片裁剪为一平方英寸的小片,然后再把不需要的ITO蚀刻掉,得到图案化的ITO基底。”陈婉清道。
“好吧,我明白了,”许秋道:“那学姐有现成的蚀刻条件吗?”
“好像没有哦。”陈婉清歪头想了想道。
“好像?”许秋在心里嘀咕了一句,说道:“好吧,那我找找看。”
他掏出电脑,再次翻看那几篇柔性衬底的文献。
很快,他就在其中一篇文献的实验信息部分,看到了他们给出的蚀刻ITO的条件:
在2摩尔每升的稀盐酸中加入锌粉,随后放入ITO基片,与溶液接触的部分将被蚀刻掉。
不过,现在PEN/ITO基片还没有到,他只能先把这个方法记下,然后向陈婉清汇报:
“学姐,我找到ITO的蚀刻方法了。”
“这么快就找到啦,让我看看。”陈婉清凑过头,看了看许秋的电脑。
“我想起来了,这是经典的湿法蚀刻方法,我记得还有一种干法蚀刻……”看到许秋在盯着她看,陈婉清小声说道:
“如果我说我刚刚真的没想起来,你会相信吗?”
“我信。”许秋无奈的摊摊手。
…………
今天没有实验做,许秋在实验室里逛了一圈,想看看还有什么自己不熟悉的仪器。
结果,他惊奇的发现,整个实验室里,除了电化学工作站外,仅有一台仪器是他还没有用过的。
那台仪器,他还依稀有些印象,好像是在田晴的毕业答辩PPT上出现过。
考虑到下周开始考试周后,他有近一个月时间不来实验室,许秋决定今天把这台仪器搞定了。
于是,他找到陈婉清。
“学姐,实验室里那台仪器是干什么用的呢,可以教我吗?”
“那一台呀,是用来测试CELIV和TOF的,”陈婉清道:“主要是田晴在使用,她的毕业设计就是做这个的。
不过,当初魏老师也把测试方法教给了其他人,我也会操作,只是数据分析方面就不太行了。
两台仪器主要是用来表征电池器件中载流子的输运情况,是比较偏向于理论研究的。
通过建立模型、拟合数据,据说可以得到很多电荷输运动力学的信息。
但我现在只会简单的计算载流子迁移率。
在半导体领域,电子和空穴被称为载流子,它们的迁移率可以理解为它们在器件中移动的速率,通常是越快越好。
这仪器在我学会后就一直没用过,要不是你提醒,我都想不到可以测试一下这个。”
“在测试前,我先给你看个宝贝。”陈婉清神秘道。
“宝贝?”许秋疑惑的跟着学姐,她的行进方向是一个储物柜。
陈婉清从储物柜中取出一个黑色的方形纸盒,示意许秋打开。
许秋打开后,发现里面装着两个黑色的拉链盒。
从外观看,不会是眼镜盒吧?
他拉开盒子的拉链。
不出所料,里面装的是眼镜,橙红色的镜片像是特殊材质制成的。
“果然,我就不应该期待什么。”许秋心想。
“是不是很惊喜,”陈婉清笑了笑道:“这是护目镜,等下要用到高功率的激光,戴上它就能保护眼睛不被灼伤。”
许秋勉强挤出一个笑容回应。
二人戴好护目镜后,来到仪器旁,陈婉清介绍道:
“这台仪器主要由三部分组成,激光光源、信号发生器、示波器,因为没有电脑,所以需要提前插一个U盘,数据会自动存储在U盘中。
测试方法很简单,先将样品装入样品托,然后将样品托连接信号发生器和示波器,设置好参数后,启动激光、信号发生器,示波器就会显示电流随时间变化的波形。
第一种测试手段,是线性增压载流子瞬态法,也就是CELIV。
原理上是先给器件一个短暂的激光脉冲,有效层吸收激光的光能,在内部产生载流子,然后用一个线性增大的电压,将电子和空穴分别‘扫’至负极和正极,便形成了电流。
这种方法中,波形的电流大小不重要,因为我们关心的是电荷迁移率,所以主要考察电流信号产生峰值的时间。
时间越短,就表明载流子运动的越快,迁移率就越高。
在计算公式中,迁移率与时间的负二次方成正比。
这种方法得到的迁移率无法区分电子和空穴,是它们整体的迁移率。
另外一种是飞行时间法,TOF。
采用这种方法需要制备特别的电池器件,首先有效层要比较厚,通常在300纳米以上为宜,保证载流子在有效层内‘飞行’的时间足够长。
此外,还需要在器件结构中加入电子和空穴的阻挡层,从字面意思上可以理解,阻挡层就是电子和空穴几乎无法通过的材料。
通常可以使用绝缘体作为阻挡层,我们一般用氟化锂,蒸镀5纳米厚度就可以有效的阻挡电子和空穴通过。
原理上和CELIV类似,不过采用的是恒定电压,主要考察电流信号开始衰减时的时间。
因为阻挡层的存在,可以分别测试电子和空穴,两种载流子各自的迁移率。
我们现在没有能够用来测试TOF的器件,所以今天只测试CELIV。”
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