一、TRMC系統(tǒng)功能介紹

時間分辨微波電導(dǎo)(Time Resolved Microwave Conductivity, TRMC)是研究半導(dǎo)體材料中非平衡載流子復(fù)合動力學(xué)的一種方法。它通過監(jiān)測激光照射樣品引起反射微波功率的變化來反映出樣品載流子衰減壽命、遷移率、復(fù)合速率等微觀物理性質(zhì)。這種技術(shù)具有可操作性強、采集速度塊、時間分辨率高等優(yōu)點，可測量薄膜、粉末樣品且不會損壞樣品，已成為表征半導(dǎo)體材料和光電器件基本性能的重要方法。目前，微波光電導(dǎo)測量技術(shù)在半導(dǎo)體器件、材料科學(xué)、光伏領(lǐng)域、光學(xué)和光譜學(xué)研究以及生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力巨大，為相關(guān)研究和應(yīng)用提供了重要的實驗手段和數(shù)據(jù)支持。

二、TRMC技術(shù)優(yōu)勢：

1、 操作簡單，易上手

2、 信號采集速度快

3、 對樣品無接觸、無破壞

4、 測量時間分辨高(可到納秒量級)

三、TRMC測量技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域：

1. 半導(dǎo)體材料和器件進行表征和性能評估。提供載流子遷移率、載流子濃度、載流子壽命等關(guān)鍵參數(shù)的信息。

2. 研究材料的電學(xué)和光學(xué)性質(zhì)，如材料的能帶結(jié)構(gòu)、禁帶寬度、載流子傳輸特性等。

3. 評估太陽能電池的性能和效率。通過測量太陽能電池中的電荷載流子遷移率、復(fù)合速率等參數(shù)，可以幫助改進太陽能電池的設(shè)計和制造過程。

4. 研究光學(xué)材料的吸收、發(fā)射和傳播特性，包括非均勻性、缺陷和載流子動力學(xué)等。為光學(xué)器件和光譜學(xué)研究提供重要的實驗數(shù)據(jù)。

5. 用于細(xì)胞和組織的電學(xué)和光學(xué)特性研究，以及生物分子的相互作用和代謝過程的分析。

四、TRMC系統(tǒng)及測試原理

微波光電導(dǎo)測量技術(shù)利用光電導(dǎo)效應(yīng)和微波電磁場的作用，結(jié)合光激發(fā)和電導(dǎo)測量，可以獲得材料的電學(xué)性質(zhì)和光學(xué)性質(zhì)的信息，其系統(tǒng)裝置如圖1和圖2所示。實驗中，入射的微波和反射微波形成駐波，樣品放置于波腹處可以獲得更高的測量靈敏度。激發(fā)光在樣品內(nèi)部產(chǎn)生光生載流子，引起微波反射功率變化。根據(jù)反射功率隨時間的變化行為可以獲得載流子復(fù)合的動力學(xué)行為。

圖1開放式時間分辨微波光電導(dǎo)裝置示意圖

圖2微波反射功率與光生載流子的關(guān)系示意圖

五、應(yīng)用舉例：

1.測量CH3NH3PbBr3的 TRMC 動力學(xué)

2.InP 襯底

3.Si 片

4.CsFAMA混合陽離子鈣鈦礦的變溫光電導(dǎo)測量

5.時間分辨熒光與時間分辨微波光電導(dǎo)對比

Cs5FA79MA16PbI2.5Br0.5多晶薄膜，TRPL與TRMC互補，實現(xiàn)載流子復(fù)合的全面診斷

審核編輯 黃宇