[发明专利]一种在线激光脉冲超快动力学检测设备及其应用方法

权利要求书

1.一种在线激光脉冲超快动力学检测设备的应用方法，其特征在于，该方法采用在线激光脉冲超快动力学检测设备进行检测，该设备包括超快脉冲激光器(1)、反射镜(2)、气体反应器(3)、前置电压放大器(4)和示波器(5)；所述气体反应器(3)包括至少三个通道，该三个通道依次为石英或者光纤接口的光学通道(3.1)、电压信号通道(3.2)、气体输入/输出通道(3.3)；所述气体反应器(3)内部设置有样品架，所述样品架上放置有三明治结构(8)，所述三明治结构(8)由上至下依次为透明检测电极(8.1)、绝缘层(8.2)和半导体(8.3)，所述半导体(8.3)与底部电极(8.4)连接；所述透明检测电极(8.1)通过低容抗电缆与前置电压放大器(4)连接，所述底部电极(8.4)接地并与示波器(5)连接，所述前置电压放大器(4)的信号输出端与示波器(5)的信号输入端连接；所述超快脉冲激光器(1)选用Nd:YAG激光器，其脉冲宽度为4ns，其波长为355nm，其脉冲能量为100uJ；所述超快脉冲激光器(1)选用二极管皮秒激光器；所述气体反应器(3)还连接有气体传感器(6)和压力传感器(7)，所述气体传感器(6)和压力传感器(7)用于控制气体反应器(3)内部的温度和压力；所述气体反应器(3)内部还设置有温度控制器(3.4)，用于控制气体反应器(3)内部的温度；所述半导体(8.3)为n-型氧化铁、n-型二氧化钛、p-型钙钛矿中的一种；

该方法包括以下步骤：

步骤1)，先将所述气体反应器(3)通过气体输入/输出通道(3.3)将其内部抽真空，然后注入气体，循环抽真空-注入气体三次，最后注入待反应的气体；

步骤2)，所述超快脉冲激光器(1)发出的光线经过反射镜(2)反射至气体反应器(3)的光学通道(3.1)，光线经过所述光学通道(3.1)后穿过透明检测电极(8.1)或底部电极(8.4)并激发半导体(8.3)表面形成电荷；

步骤3)，所述检测电极(8.1)与底部电极(8.4)之间形成的电压信号输入至前置电压放大器(4)，然后由所述示波器(5)采集放大后的电压信号V(t)；

步骤4)，计算三明治结构(8)的电容C；

步骤5)，根据公式Q(t)＝C×V(t)得到半导体(8.3)的表面电荷量Q(t)；然后根据公式拟合得到电荷分离速率常数k_sep、一级反应动力学常数k₁、n级反应动力学常数k_n；根据表面电荷量的时间变化量ΔQ(t)/Δt来得到电荷反应速度dQ(t)/dt；根据公式拟合得到反应级数n。