[发明专利]一种荧光量子产率测试仪及其测试方法

说明书

本发明公开了一种荧光量子产率测试仪，包括：激光光源系统、光强光斑调节系统、积分球系统和光学收集系统；所述激光光源系统包括：激光器固定架和激光器；所述激光器固定在激光器固定架上；所述光强光斑调节系统包括：可调光学中性滤光片、聚焦透镜、调节杆和导轨；所述可调光学中性滤光片位于激光光源系统的激光器的正下方，所述聚焦透镜和调节杆连接，所述调节杆调节聚焦透镜在导轨上移动；本荧光量子产率测试仪不仅适用于检测高量子产率材料的量子产率而且适用于检测部分低量子产率材料的量子产率。

技术领域

本发明涉及材料光学测试技术领域，具体涉及一种荧光量子产率测试仪及其测试方法。

背景技术

光电材料，特别是用于太阳能电池、发光二极管和光电探测器的半导体材料在近几十年来得到了长足的发展。面对环境污染和能源危机，人类对新能源的需求与渴望也愈发强烈。目前对太阳能电池的研究进入了高速发展的时期。太阳能电池所需要的材料也变得丰富多彩，其中包括无机硅基材料、无机三五族材料、有机小分子材料、有机聚合物材料以及有机无机杂合材料等。面对这些琳琅满目的材料，其不同的成分、结构、掺杂比率、以及表面形貌等因素将以不同程度的方式影响太阳能电池的性能。然而，如果每种材料都需要以最终制备出器件的方式来检测材料的性能，太阳能电池的研究和测试的效率将大大地降低，成本也将大幅度提升。因此，如何快速地检测出材料的性能在太阳能电池领域变得尤为重要。

为了面对太阳能电池材料方面的快速检测，在光电材料检测领域，多项检测技术得到了长足的发展，特别是光谱技术在这个领域的深入研究。其中包括了荧光光谱技术、红外光谱技术、拉曼光谱技术等。考虑到不同材料对光具有各向异性。在不同方向和角度，光谱的形态和强度将存在极大的不同。因此引入光学积分球装置做法是明智和正确的。同时，荧光量子产率依托于光学积分球装置是反映材料光生载流子辐射复合的比率。通常，量子产率是材料在受到激发光激发后发出光子数与材料吸收激发光光子数的比率。

对于无机半导体材料，譬如硅，砷化镓等无机半导体材料，由于原子间的相互作用，他们的能级将分裂并耦合成两个分立的能带。其中，能级较高的能带被定义为“导带”，相反，能级较低的能带被定义为“价带”。这些半导体材料在吸收光子后，电子载流子将会从较低能级的价带被激发跃迁至较高能级的导带，同时在价带能级留下一个空穴载流子。在光电器件的实际运用中，这些空穴和电子载流子中的一部分会形成自由载流子，另一部分将被材料中的缺陷俘获并再次以非辐射的形式复合。而荧光量子产率将运用光谱技术，无损地、简便地、较为直接地反映材料的缺陷浓度。而这些缺陷浓度将反映材料在器件实际运用中的性能。

然而，运用在这些光电器件中的半导体材料，不论是无机半导体材料还是一些有机的、聚合物的半导体材料，它们中相当一部分的荧光量子效率是极低的。这就导致了他们的量子效率在普通的量子产率测试系统中是不可测量的。因此，行业内急需研发一种不但适用于高量子产率材料而且适用于部分低量子产率材料的量子产率测试仪。

发明内容

本发明的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种荧光量子产率测试仪。

本发明的另一目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种荧光量子产率测试仪的测试方法。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：