Instrument do spektroskopii fotoprądów i fotonapięć wywołanych zmiennym w czasie natężeniem światła (Intensity Modulated Photocurrent/Photovoltage Spectroscopy) pozwala na wyznaczenie następujących wielkości:
- czasów życia (rekombinacji) nośników mniejszościowych,
- czasów transportu nośników przez próbkę,
- stałej dyfuzji próbki,
- długości dyfuzji nośników (jeśli znana jest grubość próbki)
- grubości próbki (jeśli znana jest stała dyfuzji)
- szybkości transferu ładunków przez interfejsy
- i innych wielkości dynamicznych
Urządzenie jest znakomitym uzupełnieniem pomiarów statycznych wykonywanych przy pomocy spektrometru fotoelektrycznego.
Elementy
Urządzenie składa się z wymienionych niżej komponentów:
- źródła światła w postaci rewolwera LED
- potencjostatu, który mierzy fotoprądy i fotonapięcia (OCP)
- komory próbek, która izoluje próbkę od zewnętrznych zakłóceń elektromagnetycznych i zewnętrznego światła
- kuwety elektrochemicznej wraz z elektrodami Pt i Ag/AgCl.
kliknij obrazek, aby powiększyć
- Zakres częstotliwości modulacji: 1 µHz ÷ 10 kHz
- Liczba kolorów LED: 10
- Zakres mierzonych prądów: od 10 mA do 1 pA
- Zakres mierzonych potencjałów: od -5 V do 5 V
Oprogramowanie IMPS/IMVS jest bardzo intuicyjne i nie wymaga dodatkowych szkoleń. Wynik pomiaru na próbce w postaci proszku anatazu umieszczonego na folii ITO i zanurzonego w elektrolicie z KNO3 można zobaczyć poniżej.
Wykres Nyquista (Arganda) pokazujący część rzeczywistą i urojoną prądu zmierzonego dla różnych częstotliwości modulacji światła.
kliknij obrazek, aby powiększyć
Trójwymiarowy wykres Nyquista (Arganda) pokazujący część rzeczywistą i urojoną prądu wraz z częstotliwościami modulacji światła.
kliknij obrazek, aby powiększyć
Wykres Bode pokazujący amplitudę i przesunięcie fazowe prądu w funkcji częstotliwości modulacji światła. Widoczny przeskok fazy jest pozorny i wynika z przyjętego zakresu faz od -π do -π.
kliknij obrazek, aby powiększyć
Wykres części rzeczywistej (X) i urojonej (Y) prądu w funkcji częstotliwości modulacji światła.
kliknij obrazek, aby powiększyć
Zapis prądu w funkcji czasu. Uwaga: konwencja znaku prądu jest normalna w przeciwieństwie do konwencji IUPAC stosowanej w pomiarach potencjostatycznych, gdzie normalnie dodatni prąd ma znak minus.
kliknij obrazek, aby powiększyć
Pomiary wykonane i udostępnione przez prof. J. Kuncewicz (UJ).