Pico-Tau载流子寿命测试仪

型号 : Pico-Tau

Pico-Tau是光焱科技开发的一款少数载流子寿命测试仪,基于时间分辨光致发光(PL)原理,借由超短脉冲将样品从基态激发至激发态,并透过时间相关单光子计数(TCSPC)技术可测量从纳秒(sub-ns)至微秒(us)不同时间等级的荧光寿命周期,可协助研究人员进行有机光电器件、量子点与石墨烯化合物的少数载流子寿命测试。此外,光焱科技提供各种激发波长和探测器,以供用户进行各式有机及新颖材料的研究。

项目 规格
激发光源 a. 超快脉冲雷射器
b. 激发波长:405±1 nm 脉冲镭射
c. 寿命:3000小时
d. 雷射脉冲宽度:<40 ps
e. 平均功率>100 mW
f. 重复率:单脉冲至50 MHz
g. 光斑型态:TEM00高斯分布光束
h. 激发控制器
样品室 a. 45 度光学设计
b. 光强增幅设计
c. 激发光斑尺寸:< 500 um
d. 薄膜样品支架
e. 高效收光光学镜组 < 10-5
f. 大空间密闭暗室
g. 最大支持样品尺寸:5 cm x 5 cm
接收波长选择器 a. 杂散光自动滤除功能
b. 自动化转轮设计
c. 最多五片滤光片 < 10-5
d. LED面板显示
e. RS 232介面控制
f. 500 nm/600 nm/700 nm/800 nm/900 nm波长选择器
雪崩式探测器 a. 矽基雪崩式探测器
b. 回应时间  50 ps
c. 波长响应范围:350-900 nm
d. 低暗计数频率< 2 Hz
e. 不须外部触发
光-时序信处理器 a. 最小时间解析度: 25 ps
b. 32768 通道数
c. 时序转换范围2.5 ns to 5 ms (基于40 ps雷射器与探测器)
d. 正向/ 反向操作模式
e. 撷取时间1 ms to 100 hours
测量分析软体 a. 时间分辨光激发光测量功能
b. 背景响应测试
c. 载子寿命分析
d. 最多4 组衰减曲线拟合功能
e. 资料保存与输出功能
电脑系统 a. x86相容计算器包含荧幕键盘与滑鼠
b. 微软作业系统


选件型号 选件项目 规格
ENL-PU-450 脉冲激发光源 a. 多种雷射器可选
b. 450 nm、520 nm、635 nm、808 nm、830 nm、1300 nm、1550 nm
ENL-DET-PMT 光电倍增管 a. 回应时间  180 ps
b. 寿命回应时间< 500 ps
c. 波长响应范围:200-920 nm
d. 内建光遮断器
e. 高动态范围弱光测量< 10-5
f. 光电流超载保护设计
g. 抗杂讯干扰设计
ENL-ST-LT L型样品台 a. L 型光学设计
b. 适合粉末与液体样品
c. 10 mm x 10 mm 液体石英样品盒< 10-5
d. 10 mm光程厚度
e. 液体样品支架
ENL-SD-532 连续激发光源 a. 最大输出功率300 mW
b. 激发波长:532 nm
c. 时间不稳定度:< 2 %
d. 光斑尺寸:< 5 mm直径
e. 光斑型态:TEM00 高斯分布光束
ENL-DET-SSVIS 稳态PL光谱探测器 a. 背照式感光阵列矽探测器
b. 光纤导光模组
c. 波长范围:300-1100 nm
d. 波长解析度: 1 nm
e. 峰值波长的量子转换效率78 %
f. 16 bit类比数位转换
g. USB电脑连接介面
ENL-DET-SSNIR 稳态PL长波光谱探测器 a. InGaAs感光阵列矽探测器
b. 光纤导光模组
c. 波长范围:900-1700 nm
d. 波长解析度: 5 nm
e. 16 bit类比数位转换
f. USB电脑连接介面
ENL-PL-QE PLQE光致发光量子效率测试模组 a. 绝对光致发光量子效率量测
b. 4 inch直径积分球设计
c. 薄膜/液体样品台
d. 激发光强衰减器
e. 光纤偶合器
f. 讯号补偿功能
g. PLQE量测软体
h. 需搭配稳态PL光谱探测器
ENL-PL-VB 偏压电致发光功能 a. 可程式化偏压模组(0~50 V)
b. 偏压电致发光专用样品台
c. 偏压光致发光测量功能
d. 偏压电致发光测量功能
ENL-PL-LT 低温系统 a. 温度工作范围:10k~325k (4K option)
b. 降至10 k1小时
c. 闭回路设计
d. 两个1.25英寸的石英窗口(可客制化)
e. 标准样品载台
f. 温度感测器(校准至325K)
g. 可程式化温度控制器
h. 高可靠度液态氦压缩机
i. 真空帮浦(>5 m3/hr)与筏门配件
g. 可移动式金属支架
h. 预留电线介面可扩充EL等电性测量
● 超高精度的载流子寿命测量能力,最短寿命可达200 ps,精度25 ps
● 独特地可调式脉冲式光源,适合不同载子寿命的材料,最长寿命可达10 us
● 人性化控制软体,一键式载流子寿命测量软体.
● 强大硬体扩充能力,满足多样化高端测量分析需求
● 灵活的样品仓设计,满足固态与液态样品应用
● 高达32678个时间通道的取样能力,使曲线更精细

通过载流子寿命的测量,分析太阳能电池中载子移动特性并改进工艺条件,提高转换校率,可以加速高效电池技术发展。高效率的太阳能电池,其少子寿命较长。

图一、载流子寿命测量实例,大部分钙钛矿材料的载流子寿命大约在1 ns~1 us

载流子寿命测量是光谱动力学重要的检测工具,对所有需要在皮秒和纳秒级范围内从事光电材料,半导体材料,微弱光信号记录的研究和开发人员来说是必不可少的工具。

测量原理:
载流子寿命测试仪在硬体上由高重复率(50 MHz)的脉冲光源(<40 ps)、触发侦测器、快速探头(APD或者PMT大约180 ps)以及光-时序处理器(最小解析度25 ps)组成,确保整体仪器内部回应时间小于200 ps

其测量工作原理如图所示,当激发光源之后,材料分子会在一定时间内放出荧光,借由多次激发取样,可获得荧光在不同时间轴上的讯号强度分布,便可获得生命周期常数

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测量原理示意图

镭射特性:
一般材料分子荧光寿命大约数个ns等级,采用50 ps或者fs等级的雷射脉冲可以再极短时间内将材料分子内部处于基态电子激发至激发态,其激发过程不会产生荧光。若采用纳秒雷射脉冲,则在激发过程中便会产生荧光,造成测量上极大误差,因此采用皮秒脉冲,可避免此情形。
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系统特性:雷射脉冲宽度: < 40 ps
不同重复率产生相邻脉冲时间间隔可调,即可测量不同的荧光载流子寿命周期。通过可调变式重复率,可测量不同时间等级(如ns到微秒)的荧光寿命周期,适用范围更广。
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重复率:单脉冲至50 MHz
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