時間分解マイクロ波伝導を介して、薄膜太陽電池材料での再結合ダイナミクス

フラッシュ光分解時間分解マイクロ波伝導度（FP-TRMC）は電荷キャリアの再結合過程を調査するための理想的なツール作り、NS-μsの時間スケールで、光励起電荷キャリアのダイナミクスを監視します。薄膜半導体に光誘起電荷キャリアの崩壊メカニズムを理解することは、光起電力素子の最適化などのアプリケーションの範囲内で極めて重要です。誘導されたキャリアの寿命は、多くの場合、誘導されたキャリア密度、励起波長、モビリティ、トラップ密度とトラップ率の関数です。本稿では、キャリアの動的依存性（強度、波長、マイクロ波周波数）とその解釈の広い範囲を調査するための時間分解マイクロ波伝導度（TRMC）技術の汎用性を示しています。

光電荷は、その機動性とdegreに応じて、材料の誘電率の実部と虚部の両方に変更することができます閉じ込め/ローカライゼーション¹の電子。材料の導電率その複素誘電率に比例し、

どこマイクロ波電界の周波数は、 そして誘電率の実部と虚部です。したがって、導電率の実部は、誘電率の虚部に関連して、導電率の虚数部が（その後の偏光と呼ばれる）の共振周波数のシフトに関係している間に、マイクロ波吸収にマッピングすることができますマイクロ波場¹の。

tは "> TRMCは、他の技術に比べていくつかの利点を提供しています。例えば、直流光伝導測定は、電極の材料を接触させることに起因する合併症の範囲に悩まされている。電極/材料界面で強化された組換えを、バックこのインタフェースを介して電荷の注入を、同様に測定されたキャリア移動度と寿命の歪みに励起子と印加電圧²によるジェミネートペアの解離にすべてのリードを強化した。対照的に、TRMCは接点間の電荷移動に起因する歪みなしでキャリアの固有の移動度を測定する無電極技術であり、 。

キャリアダイナミクスのためのプローブとして、マイクロ波電力を使用することの重要な利点は、減衰機構/経路も調査することができる、ということだけでなく、電荷キャリアの減衰寿命を監視しています。

TRMC総モビリティ³及び寿命を決定するために使用することができます誘導電荷キャリアの時間^4。これらのパラメータは、その後直接トラップ媒介組換え機構^3,5を区別するために使用することができます。これら二つの別々の減衰経路の依存性を定量的にキャリア密度^3,5及び励起エネルギー/波長⁵の関数として分析することができます。誘導されたキャリアの局在/閉じ込めは分極^5（誘電率の実部対虚）対伝導率の減衰を比較することによって調べることができます。

さらに、おそらく最も重要なのは、TRMCは電荷キャリア崩壊経路として作用トラップ状態を特徴付けるために使用することができます。表面トラップは、例えば、非不動態化サンプル⁶対不動態比較することにより、バルクのトラップと区別することができます。サブバンドギャップの状態ことができます直接サブバンドギャップ励起エネルギー^5を用いて調べてもよいです。トラップ密度をTRMCデータ^7を当てはめることによって推定することができます。

このようなケイ素^6,8及びTiO ₂の^9、10のような従来の薄膜半導体^_、11ナノ粒子、ナノチューブ^1、有機半導体^12、素材ブレンド：この技術の汎用性、TRMCを含む広範囲の材料を研究するために適用されている原因^13、14、及びハイブリッド光起電材料^3、4、5。

TRMCを用いて定量的情報を得るためには、正確な数を決定できることが重要です所与の光学的励起のための光子を吸収しました。薄膜の吸収を定量するための方法ので、ナノ粒子、溶液および不透明なサンプルが異なるため、ここに提示試料調製および較正技術は、特に、薄膜試料のために設計されています。しかし、提示されTRMC測定プロトコルは非常に一般的です。