第三十九章 载流子迁移率
周日。
许秋来到实验室。
段云正戴着耳机专心码字，陈婉清则在桌位上整理着纸质文献。
许秋先和段云打了声招呼，然后走到陈婉清旁边坐下。
“学姐，PEN基底的事有消息了吗？”
“嗯嗯，我联系了几家做光电材料的厂家，其中一家有现成的PEN基底，”陈婉清道：“不过他们只做大面积的基底，最少要买1米乘10米，我就按最小的规格买了，估计一周之内就能到。”
“大面积的基底，”许秋问道：“指的是一整张10平方米面积的PEN基底，上面均匀镀有ITO吗？”
“没错。”陈婉清道。
“可我们用的玻璃基片上ITO是有图案的啊。”许秋道。
“那么就需要先将大块的基片裁剪为一平方英寸的小片，然后再把不需要的ITO蚀刻掉，得到图案化的ITO基底。”陈婉清道。
“好吧，我明白了，”许秋道：“那学姐有现成的蚀刻条件吗？”
“好像没有哦。”陈婉清歪头想了想道。
“好像？”许秋在心里嘀咕了一句，说道：“好吧，那我找找看。”
他掏出电脑，再次翻看那几篇柔性衬底的文献。
很快，他就在其中一篇文献的实验信息部分，看到了他们给出的蚀刻ITO的条件：
在2摩尔每升的稀盐酸中加入锌粉，随后放入ITO基片，与溶液接触的部分将被蚀刻掉。
不过，现在PEN/ITO基片还没有到，他只能先把这个方法记下，然后向陈婉清汇报：
“学姐，我找到ITO的蚀刻方法了。”
“这么快就找到啦，让我看看。”陈婉清凑过头，看了看许秋的电脑。
“我想起来了，这是经典的湿法蚀刻方法，我记得还有一种干法蚀刻……”看到许秋在盯着她看，陈婉清小声说道：
“如果我说我刚刚真的没想起来，你会相信吗？”
“我信。”许秋无奈的摊摊手。
…………
今天没有实验做，许秋在实验室里逛了一圈，想看看还有什么自己不熟悉的仪器。
结果，他惊奇的发现，整个实验室里，除了电化学工作站外，仅有一台仪器是他还没有用过的。
那台仪器，他还依稀有些印象，好像是在田晴的毕业答辩PPT上出现过。
考虑到下周开始考试周后，他有近一个月时间不来实验室，许秋决定今天把这台仪器搞定了。
于是，他找到陈婉清。
“学姐，实验室里那台仪器是干什么用的呢，可以教我吗？”
“那一台呀，是用来测试CELIV和TOF的，”陈婉清道：“主要是田晴在使用，她的毕业设计就是做这个的。
不过，当初魏老师也把测试方法教给了其他人，我也会操作，只是数据分析方面就不太行了。
两台仪器主要是用来表征电池器件中载流子的输运情况，是比较偏向于理论研究的。
通过建立模型、拟合数据，据说可以得到很多电荷输运动力学的信息。
但我现在只会简单的计算载流子迁移率。
在半导体领域，电子和空穴被称为载流子，它们的迁移率可以理解为它们在器件中移动的速率，通常是越快越好。
这仪器在我学会后就一直没用过，要不是你提醒，我都想不到可以测试一下这个。”
“在测试前，我先给你看个宝贝。”陈婉清神秘道。
“宝贝？”许秋疑惑的跟着学姐，她的行进方向是一个储物柜。
陈婉清从储物柜中取出一个黑色的方形纸盒，示意许秋打开。
许秋打开后，发现里面装着两个黑色的拉链盒。
从外观看，不会是眼镜盒吧？
他拉开盒子的拉链。
不出所料，里面装的是眼镜，橙红色的镜片像是特殊材质制成的。
“果然，我就不应该期待什么。”许秋心想。
“是不是很惊喜，”陈婉清笑了笑道：“这是护目镜，等下要用到高功率的激光，戴上它就能保护眼睛不被灼伤。”
许秋勉强挤出一个笑容回应。
二人戴好护目镜后，来到仪器旁，陈婉清介绍道：
“这台仪器主要由三部分组成，激光光源、信号发生器、示波器，因为没有电脑，所以需要提前插一个U盘，数据会自动存储在U盘中。
测试方法很简单，先将样品装入样品托，然后将样品托连接信号发生器和示波器，设置好参数后，启动激光、信号发生器，示波器就会显示电流随时间变化的波形。
第一种测试手段，是线性增压载流子瞬态法，也就是CELIV。
原理上是先给器件一个短暂的激光脉冲，有效层吸收激光的光能，在内部产生载流子，然后用一个线性增大的电压，将电子和空穴分别‘扫’至负极和正极，便形成了电流。
这种方法中，波形的电流大小不重要，因为我们关心的是电荷迁移率，所以主要考察电流信号产生峰值的时间。
时间越短，就表明载流子运动的越快，迁移率就越高。
在计算公式中，迁移率与时间的负二次方成正比。
这种方法得到的迁移率无法区分电子和空穴，是它们整体的迁移率。
另外一种是飞行时间法，TOF。
采用这种方法需要制备特别的电池器件，首先有效层要比较厚，通常在300纳米以上为宜，保证载流子在有效层内‘飞行’的时间足够长。
此外，还需要在器件结构中加入电子和空穴的阻挡层，从字面意思上可以理解，阻挡层就是电子和空穴几乎无法通过的材料。
通常可以使用绝缘体作为阻挡层，我们一般用氟化锂，蒸镀5纳米厚度就可以有效的阻挡电子和空穴通过。
原理上和CELIV类似，不过采用的是恒定电压，主要考察电流信号开始衰减时的时间。
因为阻挡层的存在，可以分别测试电子和空穴，两种载流子各自的迁移率。
我们现在没有能够用来测试TOF的器件，所以今天只测试CELIV。”
仪器的参数都是默认设置好的，操作也不难，陈婉清示范过后，许秋将另外的五组体系也测试完毕。
许秋来到实验室。
段云正戴着耳机专心码字，陈婉清则在桌位上整理着纸质文献。
许秋先和段云打了声招呼，然后走到陈婉清旁边坐下。
“学姐，PEN基底的事有消息了吗？”
“嗯嗯，我联系了几家做光电材料的厂家，其中一家有现成的PEN基底，”陈婉清道：“不过他们只做大面积的基底，最少要买1米乘10米，我就按最小的规格买了，估计一周之内就能到。”
“大面积的基底，”许秋问道：“指的是一整张10平方米面积的PEN基底，上面均匀镀有ITO吗？”
“没错。”陈婉清道。
“可我们用的玻璃基片上ITO是有图案的啊。”许秋道。
“那么就需要先将大块的基片裁剪为一平方英寸的小片，然后再把不需要的ITO蚀刻掉，得到图案化的ITO基底。”陈婉清道。
“好吧，我明白了，”许秋道：“那学姐有现成的蚀刻条件吗？”
“好像没有哦。”陈婉清歪头想了想道。
“好像？”许秋在心里嘀咕了一句，说道：“好吧，那我找找看。”
他掏出电脑，再次翻看那几篇柔性衬底的文献。
很快，他就在其中一篇文献的实验信息部分，看到了他们给出的蚀刻ITO的条件：
在2摩尔每升的稀盐酸中加入锌粉，随后放入ITO基片，与溶液接触的部分将被蚀刻掉。
不过，现在PEN/ITO基片还没有到，他只能先把这个方法记下，然后向陈婉清汇报：
“学姐，我找到ITO的蚀刻方法了。”
“这么快就找到啦，让我看看。”陈婉清凑过头，看了看许秋的电脑。
“我想起来了，这是经典的湿法蚀刻方法，我记得还有一种干法蚀刻……”看到许秋在盯着她看，陈婉清小声说道：
“如果我说我刚刚真的没想起来，你会相信吗？”
“我信。”许秋无奈的摊摊手。
…………
今天没有实验做，许秋在实验室里逛了一圈，想看看还有什么自己不熟悉的仪器。
结果，他惊奇的发现，整个实验室里，除了电化学工作站外，仅有一台仪器是他还没有用过的。
那台仪器，他还依稀有些印象，好像是在田晴的毕业答辩PPT上出现过。
考虑到下周开始考试周后，他有近一个月时间不来实验室，许秋决定今天把这台仪器搞定了。
于是，他找到陈婉清。
“学姐，实验室里那台仪器是干什么用的呢，可以教我吗？”
“那一台呀，是用来测试CELIV和TOF的，”陈婉清道：“主要是田晴在使用，她的毕业设计就是做这个的。
不过，当初魏老师也把测试方法教给了其他人，我也会操作，只是数据分析方面就不太行了。
两台仪器主要是用来表征电池器件中载流子的输运情况，是比较偏向于理论研究的。
通过建立模型、拟合数据，据说可以得到很多电荷输运动力学的信息。
但我现在只会简单的计算载流子迁移率。
在半导体领域，电子和空穴被称为载流子，它们的迁移率可以理解为它们在器件中移动的速率，通常是越快越好。
这仪器在我学会后就一直没用过，要不是你提醒，我都想不到可以测试一下这个。”
“在测试前，我先给你看个宝贝。”陈婉清神秘道。
“宝贝？”许秋疑惑的跟着学姐，她的行进方向是一个储物柜。
陈婉清从储物柜中取出一个黑色的方形纸盒，示意许秋打开。
许秋打开后，发现里面装着两个黑色的拉链盒。
从外观看，不会是眼镜盒吧？
他拉开盒子的拉链。
不出所料，里面装的是眼镜，橙红色的镜片像是特殊材质制成的。
“果然，我就不应该期待什么。”许秋心想。
“是不是很惊喜，”陈婉清笑了笑道：“这是护目镜，等下要用到高功率的激光，戴上它就能保护眼睛不被灼伤。”
许秋勉强挤出一个笑容回应。
二人戴好护目镜后，来到仪器旁，陈婉清介绍道：
“这台仪器主要由三部分组成，激光光源、信号发生器、示波器，因为没有电脑，所以需要提前插一个U盘，数据会自动存储在U盘中。
测试方法很简单，先将样品装入样品托，然后将样品托连接信号发生器和示波器，设置好参数后，启动激光、信号发生器，示波器就会显示电流随时间变化的波形。
第一种测试手段，是线性增压载流子瞬态法，也就是CELIV。
原理上是先给器件一个短暂的激光脉冲，有效层吸收激光的光能，在内部产生载流子，然后用一个线性增大的电压，将电子和空穴分别‘扫’至负极和正极，便形成了电流。
这种方法中，波形的电流大小不重要，因为我们关心的是电荷迁移率，所以主要考察电流信号产生峰值的时间。
时间越短，就表明载流子运动的越快，迁移率就越高。
在计算公式中，迁移率与时间的负二次方成正比。
这种方法得到的迁移率无法区分电子和空穴，是它们整体的迁移率。
另外一种是飞行时间法，TOF。
采用这种方法需要制备特别的电池器件，首先有效层要比较厚，通常在300纳米以上为宜，保证载流子在有效层内‘飞行’的时间足够长。
此外，还需要在器件结构中加入电子和空穴的阻挡层，从字面意思上可以理解，阻挡层就是电子和空穴几乎无法通过的材料。
通常可以使用绝缘体作为阻挡层，我们一般用氟化锂，蒸镀5纳米厚度就可以有效的阻挡电子和空穴通过。
原理上和CELIV类似，不过采用的是恒定电压，主要考察电流信号开始衰减时的时间。
因为阻挡层的存在，可以分别测试电子和空穴，两种载流子各自的迁移率。
我们现在没有能够用来测试TOF的器件，所以今天只测试CELIV。”
仪器的参数都是默认设置好的，操作也不难，陈婉清示范过后，许秋将另外的五组体系也测试完毕。