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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。

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