[發(fā)明專利]一種光暗電導(dǎo)率及激活能測(cè)量系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811235735.7
• 申請(qǐng)日: 2018-10-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109283394B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 艾斌;孔光臨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R27/02
• 分類號(hào): G01R27/02;G01N21/27;G01N21/25;G01N25/00
• 代理公司: 廣州新諾專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44100
• 代理人: 張玲春

本發(fā)明涉及光暗電導(dǎo)率及激活能測(cè)量系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)包括：計(jì)算機(jī)、樣品室、帶有電磁壓差閥的機(jī)械泵、帶有計(jì)算機(jī)接口的精密溫度控制儀、帶有計(jì)算機(jī)接口的中低阻數(shù)字歐姆計(jì)、帶有計(jì)算機(jī)接口的高阻數(shù)字歐姆計(jì)、與所述充氣口相連的惰性氣體氣源以及光源。本發(fā)明對(duì)材料光暗電導(dǎo)率之比(光敏性)、光電導(dǎo)率的光致變化以及暗電導(dǎo)率激活能的測(cè)量都是基于“絕緣襯底+樣品薄膜+共面電極”這種特殊設(shè)計(jì)的樣品結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。利用該系統(tǒng)對(duì)材料上述三種光電學(xué)性能的測(cè)量可實(shí)現(xiàn)由計(jì)算機(jī)控制下的自動(dòng)測(cè)量，系統(tǒng)集成和控制軟件在Labview平臺(tái)上自主開(kāi)發(fā)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體光電功能材料的表征技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光暗電導(dǎo)率及激活能測(cè)量系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

當(dāng)光照射到半導(dǎo)體材料時(shí)，材料內(nèi)產(chǎn)生光生載流子，使得材料內(nèi)的載流子濃度增加，電導(dǎo)率增大。材料的光敏性定義為光電導(dǎo)率與暗電導(dǎo)率之比。材料的光敏性越好，說(shuō)明材料對(duì)光照越敏感，越適合應(yīng)用于太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換或者光電探測(cè)領(lǐng)域。顯然，材料的光敏性是衡量光電轉(zhuǎn)換及功能材料性能的一個(gè)重要的物理量。進(jìn)一步，通過(guò)測(cè)量材料的光電導(dǎo)率隨光照時(shí)間的變化，還可以檢測(cè)材料電學(xué)性能在光照下的穩(wěn)定性，而這一性能對(duì)于太陽(yáng)能材料的篩選具有重要的實(shí)際意義。此外，通過(guò)測(cè)量材料暗電導(dǎo)率隨溫度的變化，可根據(jù)阿倫尼烏斯(Arrhenius)公式，畫(huà)出暗電導(dǎo)率δ與溫度T的lnδ→1000T圖，如果lnδ→1000T曲線為一直線，則可從直線的斜率求出材料的暗電導(dǎo)率激活能。根據(jù)暗電導(dǎo)率激活能隨溫度的變化，可以研究材料的不同導(dǎo)電機(jī)制及其發(fā)生作用的溫度區(qū)間，進(jìn)而對(duì)材料的能帶結(jié)構(gòu)以及帶隙態(tài)分布有所揭示。盡管光暗電導(dǎo)率之比(光敏性)測(cè)試、光電導(dǎo)率的光致變化測(cè)試以及暗電導(dǎo)率激活能測(cè)試對(duì)于從事太陽(yáng)能材料和太陽(yáng)電池研究的光伏科技工作者而言非常重要，然而，在現(xiàn)有光電材料表征技術(shù)中，并沒(méi)有能夠滿足光伏科技工作者需求的“光、暗電導(dǎo)率及激活能測(cè)試系統(tǒng)或裝置”。為了滿足光伏科技工作者研究的需要，本發(fā)明公開(kāi)了一種光暗電導(dǎo)率及激活能測(cè)量系統(tǒng)和方法，它可以在計(jì)算機(jī)的控制下完成對(duì)光電薄膜材料的光暗電導(dǎo)率之比(光敏性)、光電導(dǎo)率的光致變化以及暗電導(dǎo)率激活能的測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種利用計(jì)算機(jī)精確測(cè)量材料光暗電導(dǎo)率之比(光敏性)、光電導(dǎo)率的光致變化以及暗電導(dǎo)率激活能的系統(tǒng)和方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明按以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種光暗電導(dǎo)率及激活能測(cè)量系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

用于自動(dòng)控制、數(shù)據(jù)采集和保存、實(shí)時(shí)顯示的計(jì)算機(jī)；

樣品室，所述樣品室為中空金屬腔體，所述樣品室包括上蓋板和樣品倉(cāng)，上蓋板和樣品倉(cāng)為可拆卸密封連接；所述樣品倉(cāng)內(nèi)設(shè)有加熱臺(tái)和探針臺(tái)，所述樣品倉(cāng)的側(cè)壁上設(shè)有抽氣口、充氣口、排氣口以及若干電連接接口；

帶有電磁壓差閥的機(jī)械泵，用于對(duì)樣品室抽真空，所述機(jī)械泵與所述樣品倉(cāng)的抽氣口相連；

帶有計(jì)算機(jī)接口的精密溫度控制儀，用于在計(jì)算機(jī)的控制下采集樣品室內(nèi)加熱臺(tái)的溫度和調(diào)節(jié)加熱電流使加熱臺(tái)達(dá)到設(shè)定溫度，所述精密溫度控制儀分別連接所述計(jì)算機(jī)和樣品倉(cāng)的電連接接口，該電連接接口與樣品倉(cāng)內(nèi)的加熱臺(tái)相連；

帶有計(jì)算機(jī)接口的中、低阻數(shù)字歐姆計(jì)，用于在計(jì)算機(jī)的控制下對(duì)中、低阻值的樣品的電阻進(jìn)行測(cè)量，所述中、低阻數(shù)字歐姆計(jì)分別連接所述計(jì)算機(jī)和樣品倉(cāng)的電連接接口，該電連接接口與探針臺(tái)上的探針相連；

帶有計(jì)算機(jī)接口的高阻數(shù)字歐姆計(jì)，用于在計(jì)算機(jī)的控制下對(duì)高阻樣品的電阻進(jìn)行測(cè)量，所述高阻數(shù)字歐姆計(jì)分別連接所述計(jì)算機(jī)和樣品倉(cāng)的電連接接口，該電連接接口與探針臺(tái)上的探針相連；

與所述充氣口相連的惰性氣體氣源；以及

用于光電導(dǎo)率測(cè)量時(shí)對(duì)樣品施加光照的光源。