[發(fā)明專利]一種基于縱向光學(xué)聲子擬合溫度的弛豫時(shí)間計(jì)算方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910310998.8
• 申請(qǐng)日: 2019-04-18
• 公開（公告）號(hào): CN110068557A
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張懌;湯亮亮;黃潮;王沛;許昌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/63
• 分類號(hào): G01N21/63;G01K13/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種基于縱向光學(xué)聲子擬合溫度的弛豫時(shí)間計(jì)算方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)選擇光伏半導(dǎo)體材料為本計(jì)算方法的適用對(duì)象；

(2)利用具備飛秒解析度激光發(fā)射源的時(shí)間分辨光致發(fā)光光譜系統(tǒng)測(cè)量適用對(duì)象在皮秒時(shí)間尺度下的時(shí)間分辨光致發(fā)光光譜，從而獲得由時(shí)間t、能量E和歸一化光致發(fā)光強(qiáng)度I_trpl三種相關(guān)變量所構(gòu)成的二維等線光譜圖I_trpl(t,E)；選擇歸一化光致發(fā)光強(qiáng)度不再發(fā)生變化時(shí)的二維等線光譜圖I_trpl(∞,E)作為載流子弛豫結(jié)束參考量；

(3)將依能性二維等線光譜圖I_trpl(t,E)和載流子弛豫結(jié)束參考量I_trpl(∞,E)代入縱向光學(xué)聲子弛豫程度指數(shù)β(t,E)的依能性函數(shù)中，選定縱向光學(xué)聲子溫度計(jì)算的擬合范圍，并計(jì)算縱向光學(xué)聲子溫度T_LO及溫度誤差△T_LO；

(4)計(jì)算載流子從激發(fā)至其能量完全逸失過程中任意時(shí)刻的縱向光學(xué)聲子溫度，從而獲得弛豫過程中依時(shí)性縱向光學(xué)聲子溫度變化趨勢(shì)T_LO(t)；

(5)將所得依時(shí)性縱向光學(xué)聲子溫度變化趨勢(shì)T_LO(t)數(shù)據(jù)代入多指數(shù)牛頓弛豫方程中，利用Matlab中多指數(shù)擬合函數(shù)對(duì)該溫度變化趨勢(shì)展開多指數(shù)擬合，從而獲得縱向光學(xué)聲子的多指數(shù)擬合弛豫時(shí)間τ，所述牛頓弛豫方程為：

其中，T_i為每個(gè)指數(shù)擬合項(xiàng)中初始載流子溫度，T_RT為周圍環(huán)境溫度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于縱向光學(xué)聲子擬合溫度的弛豫時(shí)間計(jì)算方法，其特征在于：步驟(3)中，β(t,E)為根據(jù)激發(fā)態(tài)載流子能帶布居公式推導(dǎo)出與時(shí)間和能量相關(guān)的縱向光學(xué)聲子弛豫程度指數(shù)：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于縱向光學(xué)聲子擬合溫度的弛豫時(shí)間計(jì)算方法，其特征在于：步驟(3)中，β(t,E)的依能性函數(shù)的線性部分β(t,E)_th表示為縱向光學(xué)聲子在該范圍內(nèi)的衰減機(jī)制屬于準(zhǔn)弛豫機(jī)制，其所對(duì)應(yīng)的能量范圍作為縱向光學(xué)聲子溫度計(jì)算的擬合范圍，其中，

式中，ε為載流子激發(fā)能量，k_B為玻爾茲曼常數(shù)1.38×10^-23J/K，T_L為晶格環(huán)境溫度295K。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于縱向光學(xué)聲子擬合溫度的弛豫時(shí)間計(jì)算方法，其特征在于：步驟(3)中T_LO及△T_LO具體計(jì)算方法為，首先將t_i時(shí)依能性二維等線光譜圖I_trpl(t_i,E)和載流子弛豫結(jié)束參考量I_trpl(∞,E)代入縱向光學(xué)聲子弛豫程度指數(shù)β(t_i,E)的依能性函數(shù)中；畫出關(guān)于能量E的β(t_i,E)函數(shù)圖，選取圖中線性部分所對(duì)應(yīng)的能量范圍作為縱向光學(xué)聲子溫度計(jì)算的擬合范圍；在該范圍內(nèi)，利用Matlab數(shù)學(xué)軟件中Polyfit線性擬合函數(shù)計(jì)算能量E相關(guān)函數(shù)β(t_i,E)_th的斜率k，k＝(1/k_BT_L)-(1/k_BT_LO(t_i))，計(jì)算t_i時(shí)的縱向光學(xué)聲子溫度T_LO(t_i)及△T_LO(t_i)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于縱向光學(xué)聲子擬合溫度的弛豫時(shí)間計(jì)算方法，其特征在于：實(shí)驗(yàn)溫度為295K室溫。