[发明专利]光电响应测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及测量装置，具体涉及光电响应测量装置。

背景技术

半导体的光电响应特性是半导体材料的一个很重要的性质，传统测量半导体材料光电响应的方法主要有直流法和交流法。直流法是在某一激发波长下直接测量样品的光电流响应值。这种方法直观简单，但是测量的响应值中包含了暗态下整个测量系统的背底信号，使得测量不太准确；而如果每次测量都校正背底信号，会增加测量时间。图1是硅太阳能电池和量子点敏化太阳能电池在暗态下的背底信号，这种背底信号一方面来自测试仪器的系统误差，另一方面可能来自半导体材料本身，比如一些量子点材料具有较强的负背底信号。由于背底信号会随着时间、环境、系统误差、材料特性的变化而发生变化，因此实时校正背底信号是不现实的。交流法是以较高的频率对入射光进行调制，通过锁相放大器采集半导体材料的交流响应信号。这种方法的测量结果比较准确，可以较好的屏蔽系统误差的影响，但是成本较高。另外随着半导体材料的尺寸逐渐的向微纳米尺度发展，其缺陷态也变多，导致半导体材料及器件的电容特性明显，响应速度较慢。图2是硅太阳能电池和量子点敏化太阳能电池的光电响应曲线，其中量子点敏化太阳能电池的光电响应较慢，在较高的调制频率下，来不及达到光电流响应的稳态值，使得测量值偏低。

因此，如何快速、准确的对半导体材料的光电响应进行测量是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是提供了一种光电响应测量装置，以快速准确的测量半导体材料的响应光电流。

为了实现上述目的，本发明的一个实施例提供了一种光电响应测量装置，包括：

斩波装置，所述斩波装置位于入射光和待测样品的光路之间；

电流-电压转换装置，所述电流-电压转换装置和所述待测样品电连接，用于将所述待测样品的短路电流转换为与所述短路电流对应的电压；

数据采集卡，所述数据采集卡和所述电流-电压转换装置电连接，用于测得与所述短路电流对应的电压的电压值；

斩波控制电路，所述斩波控制电路与所述斩波装置和所述数据采集卡电连接，所述数据采集卡用于输出时钟信号至所述斩波控制电路，所述斩波控制电路根据所述时钟信号控制所述斩波装置以与所述时钟信号相应的频率开启和关闭。

优选的，还包括控制装置，所述控制装置和所述数据采集卡电连接，所述数据采集卡根据所述控制装置输出的时钟产生信号而输出所述时钟信号。

优选的，还包括单色仪，所述单色仪位于入射光和所述斩波装置的光路之间，并与所述控制装置电连接，所述单色仪根据所述控制装置输出的波长控制信号而射出与所述波长控制信号相对应的波长的光线。

优选的，还包括样品台，所述待测样品位于所述样品台上。

优选的，还包括第一透镜组，所述第一透镜组位于所述斩波装置和所述样品台之间，用于将入射到第一透镜组的光线会聚到所述待测样品上。

优选的，还包括偏光光源，所述偏光光源发射的光线入射到所述待测样品上。

优选的，还包括第二透镜组，所述第二透镜组位于所述偏光光源和所述待测样品的光路之间，用于将所述偏光光源发射的光线会聚到所述待测样品上。

优选的，所述斩波装置为快门或斩波轮。

优选的，所述斩波装置开启和关闭的频率为0.2Hz-10Hz。

本发明的光电响应测量装置成本低、测量时间短、消除了暗态下的背底信号对测量结果的影响，提高了信噪比。

本发明的光电响应测量装置不受待测半导体材料电容特性大、光电响应速度慢的影响，能够准确的测量待测样品的响应光电流。

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：

图1是硅太阳能电池和量子点敏化太阳能电池在暗态下的背底信号。

图2是硅太阳能电池和量子点敏化太阳能电池的光电响应曲线图。

图3是根据本发明第一个实施例的光电响应测量装置的结构示意图。

图4是硅太阳能电池采用图3所示的光电响应测量装置得到的随着入射光波长变化的响应光电流的曲线图。

图5是根据本发明第二个实施例的光电响应测量装置的结构示意图。

图6是硅太阳能电池和量子点敏化太阳能电池采用图5所示的光电响应测量装置得到的光电响应曲线图。

图7是根据本发明第三个实施例的光电响应测量装置的结构示意图。