第三十九章 載流子遷移率
更新時間:2021-03-29 作者:肥美的韭菜
我有科研輔助系統 第三十九章 載流子遷移率
周日。 許秋來到實驗室。 段云正戴著耳機專心碼字，陳婉清則在桌位上整理著紙質文獻。 許秋先和段云打了聲招呼，然后走到陳婉清旁邊坐下。 “學姐，PEN基底的事有消息了嗎？” “嗯嗯，我聯系了幾家做光電材料的廠家，其中一家有現成的PEN基底，”陳婉清道：“不過他們只做大面積的基底，最少要買1米乘10米，我就按最小的規格買了，估計一周之內就能到。” “大面積的基底，”許秋問道：“指的是一整張10平方米面積的PEN基底，上面均勻鍍有ITO嗎？” “沒錯。”陳婉清道。 “可我們用的玻璃基片上ITO是有圖案的啊。”許秋道。 “那么就需要先將大塊的基片裁剪為一平方英寸的小片，然后再把不需要的ITO蝕刻掉，得到圖案化的ITO基底。”陳婉清道。 “好吧，我明白了，”許秋道：“那學姐有現成的蝕刻條件嗎？” “好像沒有哦。”陳婉清歪頭想了想道。 “好像？”許秋在心里嘀咕了一句，說道：“好吧，那我找找看。” 他掏出電腦，再次翻看那幾篇柔性襯底的文獻。 很快，他就在其中一篇文獻的實驗信息部分，看到了他們給出的蝕刻ITO的條件： 在2摩爾每升的稀鹽酸中加入鋅粉，隨后放入ITO基片，與溶液接觸的部分將被蝕刻掉。 不過，現在PEN/ITO基片還沒有到，他只能先把這個方法記下，然后向陳婉清匯報： “學姐，我找到ITO的蝕刻方法了。” “這么快就找到啦，讓我看看。”陳婉清湊過頭，看了看許秋的電腦。 “我想起來了，這是經典的濕法蝕刻方法，我記得還有一種干法蝕刻……”看到許秋在盯著她看，陳婉清小聲說道： “如果我說我剛剛真的沒想起來，你會相信嗎？” “我信。”許秋無奈的攤攤手。 ………… 今天沒有實驗做，許秋在實驗室里逛了一圈，想看看還有什么自己不熟悉的儀器。 結果，他驚奇的發現，整個實驗室里，除了電化學工作站外，僅有一臺儀器是他還沒有用過的。 那臺儀器，他還依稀有些印象，好像是在田晴的畢業答辯PPT上出現過。 考慮到下周開始考試周后，他有近一個月時間不來實驗室，許秋決定今天把這臺儀器搞定了。 于是，他找到陳婉清。 “學姐，實驗室里那臺儀器是干什么用的呢，可以教我嗎？” “那一臺呀，是用來測試CELIV和TOF的，”陳婉清道：“主要是田晴在使用，她的畢業設計就是做這個的。 不過，當初魏老師也把測試方法教給了其他人，我也會操作，只是數據分析方面就不太行了。 兩臺儀器主要是用來表征電池器件中載流子的輸運情況，是比較偏向于理論研究的。 通過建立模型、擬合數據，據說可以得到很多電荷輸運動力學的信息。 但我現在只會簡單的計算載流子遷移率。 在半導體領域，電子和空穴被稱為載流子，它們的遷移率可以理解為它們在器件中移動的速率，通常是越快越好。 這儀器在我學會后就一直沒用過，要不是你提醒，我都想不到可以測試一下這個。” “在測試前，我先給你看個寶貝。”陳婉清神秘道。 “寶貝？”許秋疑惑的跟著學姐，她的行進方向是一個儲物柜。 陳婉清從儲物柜中取出一個黑色的方形紙盒，示意許秋打開。 許秋打開后，發現里面裝著兩個黑色的拉鏈盒。 從外觀看，不會是眼鏡盒吧？ 他拉開盒子的拉鏈。 不出所料，里面裝的是眼鏡，橙紅色的鏡片像是特殊材質制成的。 “果然，我就不應該期待什么。”許秋心想。 “是不是很驚喜，”陳婉清笑了笑道：“這是護目鏡，等下要用到高功率的激光，戴上它就能保護眼睛不被灼傷。” 許秋勉強擠出一個笑容回應。 二人戴好護目鏡后，來到儀器旁，陳婉清介紹道： “這臺儀器主要由三部分組成，激光光源、信號發生器、示波器，因為沒有電腦，所以需要提前插一個U盤，數據會自動存儲在U盤中。 測試方法很簡單，先將樣品裝入樣品托，然后將樣品托連接信號發生器和示波器，設置好參數后，啟動激光、信號發生器，示波器就會顯示電流隨時間變化的波形。 第一種測試手段，是線性增壓載流子瞬態法，也就是CELIV。 原理上是先給器件一個短暫的激光脈沖，有效層吸收激光的光能，在內部產生載流子，然后用一個線性增大的電壓，將電子和空穴分別‘掃’至負極和正極，便形成了電流。 這種方法中，波形的電流大小不重要，因為我們關心的是電荷遷移率，所以主要考察電流信號產生峰值的時間。 時間越短，就表明載流子運動的越快，遷移率就越高。 在計算公式中，遷移率與時間的負二次方成正比。 這種方法得到的遷移率無法區分電子和空穴，是它們整體的遷移率。 另外一種是飛行時間法，TOF。 采用這種方法需要制備特別的電池器件，首先有效層要比較厚，通常在300納米以上為宜，保證載流子在有效層內‘飛行’的時間足夠長。 此外，還需要在器件結構中加入電子和空穴的阻擋層，從字面意思上可以理解，阻擋層就是電子和空穴幾乎無法通過的材料。 通常可以使用絕緣體作為阻擋層，我們一般用氟化鋰，蒸鍍5納米厚度就可以有效的阻擋電子和空穴通過。 原理上和CELIV類似，不過采用的是恒定電壓，主要考察電流信號開始衰減時的時間。 因為阻擋層的存在，可以分別測試電子和空穴，兩種載流子各自的遷移率。 我們現在沒有能夠用來測試TOF的器件，所以今天只測試CELIV。” 儀器的參數都是默認設置好的，操作也不難，陳婉清示范過后，許秋將另外的五組體系也測試完畢。我有科研輔助系統 第三十九章 載流子遷移率
周日。 許秋來到實驗室。 段云正戴著耳機專心碼字，陳婉清則在桌位上整理著紙質文獻。 許秋先和段云打了聲招呼，然后走到陳婉清旁邊坐下。 “學姐，PEN基底的事有消息了嗎？” “嗯嗯，我聯系了幾家做光電材料的廠家，其中一家有現成的PEN基底，”陳婉清道：“不過他們只做大面積的基底，最少要買1米乘10米，我就按最小的規格買了，估計一周之內就能到。” “大面積的基底，”許秋問道：“指的是一整張10平方米面積的PEN基底，上面均勻鍍有ITO嗎？” “沒錯。”陳婉清道。 “可我們用的玻璃基片上ITO是有圖案的啊。”許秋道。 “那么就需要先將大塊的基片裁剪為一平方英寸的小片，然后再把不需要的ITO蝕刻掉，得到圖案化的ITO基底。”陳婉清道。 “好吧，我明白了，”許秋道：“那學姐有現成的蝕刻條件嗎？” “好像沒有哦。”陳婉清歪頭想了想道。 “好像？”許秋在心里嘀咕了一句，說道：“好吧，那我找找看。” 他掏出電腦，再次翻看那幾篇柔性襯底的文獻。 很快，他就在其中一篇文獻的實驗信息部分，看到了他們給出的蝕刻ITO的條件： 在2摩爾每升的稀鹽酸中加入鋅粉，隨后放入ITO基片，與溶液接觸的部分將被蝕刻掉。 不過，現在PEN/ITO基片還沒有到，他只能先把這個方法記下，然后向陳婉清匯報： “學姐，我找到ITO的蝕刻方法了。” “這么快就找到啦，讓我看看。”陳婉清湊過頭，看了看許秋的電腦。 “我想起來了，這是經典的濕法蝕刻方法，我記得還有一種干法蝕刻……”看到許秋在盯著她看，陳婉清小聲說道： “如果我說我剛剛真的沒想起來，你會相信嗎？” “我信。”許秋無奈的攤攤手。 ………… 今天沒有實驗做，許秋在實驗室里逛了一圈，想看看還有什么自己不熟悉的儀器。 結果，他驚奇的發現，整個實驗室里，除了電化學工作站外，僅有一臺儀器是他還沒有用過的。 那臺儀器，他還依稀有些印象，好像是在田晴的畢業答辯PPT上出現過。 考慮到下周開始考試周后，他有近一個月時間不來實驗室，許秋決定今天把這臺儀器搞定了。 于是，他找到陳婉清。 “學姐，實驗室里那臺儀器是干什么用的呢，可以教我嗎？” “那一臺呀，是用來測試CELIV和TOF的，”陳婉清道：“主要是田晴在使用，她的畢業設計就是做這個的。 不過，當初魏老師也把測試方法教給了其他人，我也會操作，只是數據分析方面就不太行了。 兩臺儀器主要是用來表征電池器件中載流子的輸運情況，是比較偏向于理論研究的。 通過建立模型、擬合數據，據說可以得到很多電荷輸運動力學的信息。 但我現在只會簡單的計算載流子遷移率。 在半導體領域，電子和空穴被稱為載流子，它們的遷移率可以理解為它們在器件中移動的速率，通常是越快越好。 這儀器在我學會后就一直沒用過，要不是你提醒，我都想不到可以測試一下這個。” “在測試前，我先給你看個寶貝。”陳婉清神秘道。 “寶貝？”許秋疑惑的跟著學姐，她的行進方向是一個儲物柜。 陳婉清從儲物柜中取出一個黑色的方形紙盒，示意許秋打開。 許秋打開后，發現里面裝著兩個黑色的拉鏈盒。 從外觀看，不會是眼鏡盒吧？ 他拉開盒子的拉鏈。 不出所料，里面裝的是眼鏡，橙紅色的鏡片像是特殊材質制成的。 “果然，我就不應該期待什么。”許秋心想。 “是不是很驚喜，”陳婉清笑了笑道：“這是護目鏡，等下要用到高功率的激光，戴上它就能保護眼睛不被灼傷。” 許秋勉強擠出一個笑容回應。 二人戴好護目鏡后，來到儀器旁，陳婉清介紹道： “這臺儀器主要由三部分組成，激光光源、信號發生器、示波器，因為沒有電腦，所以需要提前插一個U盤，數據會自動存儲在U盤中。 測試方法很簡單，先將樣品裝入樣品托，然后將樣品托連接信號發生器和示波器，設置好參數后，啟動激光、信號發生器，示波器就會顯示電流隨時間變化的波形。 第一種測試手段，是線性增壓載流子瞬態法，也就是CELIV。 原理上是先給器件一個短暫的激光脈沖，有效層吸收激光的光能，在內部產生載流子，然后用一個線性增大的電壓，將電子和空穴分別‘掃’至負極和正極，便形成了電流。 這種方法中，波形的電流大小不重要，因為我們關心的是電荷遷移率，所以主要考察電流信號產生峰值的時間。 時間越短，就表明載流子運動的越快，遷移率就越高。 在計算公式中，遷移率與時間的負二次方成正比。 這種方法得到的遷移率無法區分電子和空穴，是它們整體的遷移率。 另外一種是飛行時間法，TOF。 采用這種方法需要制備特別的電池器件，首先有效層要比較厚，通常在300納米以上為宜，保證載流子在有效層內‘飛行’的時間足夠長。 此外，還需要在器件結構中加入電子和空穴的阻擋層，從字面意思上可以理解，阻擋層就是電子和空穴幾乎無法通過的材料。 通常可以使用絕緣體作為阻擋層，我們一般用氟化鋰，蒸鍍5納米厚度就可以有效的阻擋電子和空穴通過。 原理上和CELIV類似，不過采用的是恒定電壓，主要考察電流信號開始衰減時的時間。 因為阻擋層的存在，可以分別測試電子和空穴，兩種載流子各自的遷移率。 我們現在沒有能夠用來測試TOF的器件，所以今天只測試CELIV。” 儀器的參數都是默認設置好的，操作也不難，陳婉清示范過后，許秋將另外的五組體系也測試完畢。我有科研輔助系統 第三十九章 載流子遷移率
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