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北京卓立漢光儀器有限公司

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量子效率測試儀解碼光電轉換奧秘的“微觀探針”

閱讀:271      發布時間:2025-5-27
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  在光伏電池、光電探測器及半導體照明領域,量子效率(Quantum Efficiency, QE)作為衡量光電器件性能的核心指標,直接決定著能量轉換效率與信號靈敏度。量子效率測試儀通過精準量化光子到電子的轉換效率,成為推動光電技術突破的“幕后功臣”。
  一、技術原理:光子-電子轉換的精密計量
  量子效率測試儀基于單色光激發與電流響應的耦合分析,通過以下步驟實現高精度測量:
  1.單色光源系統:采用氙燈或LED陣列結合單色儀,生成波長范圍200-1800nm、帶寬<2nm的準單色光,覆蓋紫外到近紅外全譜段。
  2.光強校準:利用標準硅光電二極管或NIST溯源探測器,對光強進行絕對標定,確保光功率測量偏差<0.5%。
  3.電流檢測:配備超低噪聲電流放大器(分辨率<1fA)與鎖相放大技術,在微弱光信號下仍可捕獲pA光電流,信噪比提升3個數量級。
  4.QE計算:通過公式QE=(I·hc)/(e·λ·P)自動計算量子效率,其中I為光電流,P為入射光功率,λ為波長,h、c、e為物理常數。
  二、應用場景:貫穿光電產業全鏈條
  1.光伏電池研發:在鈣鈦礦、異質結等新型電池開發中,測試儀可解析帶隙吸收特性與載流子復合機制。例如,某實驗室通過QE譜發現某鈣鈦礦電池在780nm處存在非輻射復合峰,優化界面層后電池效率提升1.2%。
  2.光電探測器標定:在紅外成像、量子通信等領域,測試儀可標定器件在特定波長的響應度(A/W)與噪聲等效功率(NEP)。某短波紅外探測器經測試后,其940nm波段QE從65%提升至78%,暗電流降低40%。
  3.LED效率優化:通過對比電致發光(EL)與光致發光(PL)量子效率,可精準定位量子阱結構缺陷。某企業利用測試儀將Mini-LED外量子效率(EQE)從18%優化至25%,顯著降低生產成本。
  三、技術演進:向高速與多維突破
  1.瞬態QE測試:采用超快激光(脈寬<100fs)與條紋相機技術,捕捉皮秒級載流子動力學過程,為光伏材料缺陷分析提供時間分辨譜。
  2.光譜-角度聯測:集成自動旋轉樣品臺,同步獲取不同入射角下的QE數據,解析光子晶體、超表面等結構的光捕獲效率。
  3.AI輔助分析:通過機器學習模型對QE譜進行特征提取,自動預測材料帶隙、缺陷態密度等參數,將研發周期縮短60%。
 

 

  量子效率測試儀以亞納米級波長分辨率與飛安級電流靈敏度,重構了光電材料與器件的性能評價體系。隨著第三代半導體、神經形態光子學等前沿領域的發展,其正朝著寬譜段、高時間分辨與智能化方向加速進化,為人類邁向“光子時代”提供關鍵技術支撐。

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