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Electro-Optical Lab.(C02-512-1)

 

負責人:馮世維 副教授
 
本實驗室未來教學研究重點:
1.時間解析光激螢光 (Time-Resolved Photoluminescence,TRPL) 。
2.時間解析電激螢光光譜 (Time-Resolved Electroluminescence,TREL) 。

A. 時間解析光激螢光 (Time-Resolved Photoluminescence,TRPL)
 a. TRPL原理

時間單光子計數系統(Time-corrected Single Photon Counting System, TCSPC)。其基本原理是選定特定光子能量作為偵測能量位置,用脈衝雷射光源激發樣品產生螢光,每次脈衝只激發出單顆光子,由雷射脈衝產生的時間與單位光子被偵測到之時間差,經過多次計數,可測得螢光光子出現的機率分佈 ,如圖一所示,此曲線就相當於激發停止後螢光強度隨時間衰減的曲線
圖一 TCSPC示意圖。

 
為了達到每次脈衝所激發的是一個光子或沒有光子,必要時得衰減激發雷射光,樣品的強度才能達到單一脈衝對應單一光子的條件。因為若激發多於一個光子時,會使測得的衰減時間變短而有誤差。事實上,若達到單一光子條件時,許多脈衝是沒有伴隨任何光子被激發的。

 
 b. TRPL實驗裝置
時間鑑別光激螢光光譜系統架構圖如圖二所示,首先以波長375nm短脈衝雷射(pulse width 50ps)當作激發光源,以凸透鏡聚焦入射於樣品,其螢光以透鏡組收集入射於光譜儀中,光譜儀可以選擇特定發光波長,量測特定發光波長的載子生命期,接著利用時間相關單一光子計數器(Time-Correlated Single Photon Counting,TCSPC)記錄螢光時域變化,得到時間解析光激螢光圖形。
圖二 時間解析光激螢光裝置圖。


 
B. 時間解析電激螢光光譜 (Time-Resolved Electroluminescence,TREL)
 a. TREL原理

TREL則是利用脈衝電壓激發樣品,以示波器分析紀錄EL與時間的關係,則進一步得到延遲時間,分析即得載子注入、載子遷移、載子形成激發態、激發態載子產生放射光等困難分析過程,如圖三示。藉由TREL的量測,我們可以研究載子的移動率(mobility)、載子上升時間(rise time)、載子衰減期(decay time)。
        圖三 (a)典型的脈衝電壓。

 
 b. TREL實驗裝置
實驗做法為加脈衝電壓於樣品,將光譜儀設定至要偵測的波長峰值,用光偵測器接收螢光光子訊號,並將光子轉為電流訊號送到示波器,利用軟體繪出時間解析電激螢光,裝置如圖四所示。
        圖四 時間解析電激螢光量測裝置圖。