強度調制光電流譜（IMPS）

強度調制光電流譜（IMPS）測試中，對器件施以正弦變化的調制光強照射，同時(shí)保持恒定電壓并測量光電流。該實(shí)驗可用于表征電荷載流子傳輸特性并計算傳輸時(shí)間。

圖1. IMPS典型曲線(xiàn)

調制光強L（t）描述為：

圖2

其中 L₀ 是偏置光強，Lamp 是調制振幅（通常為 L₀ 的 5-10% ） ， ω 是角頻率 2?π?f。與阻抗譜一樣，IMPS理論基于器件在工作點(diǎn)的線(xiàn)性化，只要光強振幅Lamp足夠小，通常這就是有效的。在這種情況下，電流也呈現正弦變化，研究其相移和振幅。復合 IMPS 量Z_IMPS根據圖3計算

圖3

其中 N 是周期數，T 是周期 1/f，i 是虛數單位，ω 是角頻率。IMPS的概念和分析類(lèi)似于阻抗譜 - 在阻抗譜中，是調制電壓，在IMPS中，是調制光。

1985年，Li和Peter提出了第一個(gè)描述半導體-電解質(zhì)界面的IMPS理論。后來(lái)它被改進(jìn)并經(jīng)常用于表征染料敏化太陽(yáng)能電池（DSSC）。對 IMPS 數據進(jìn)行分析，傳輸時(shí)間常數T_tr根據圖4計算

圖4

其中f_peak是 IMPS 量的虛部達到最大值的頻率。在染料敏化太陽(yáng)能電池中，電子擴散系數根據傳輸時(shí)間常數（Dn= d2/（2.35?T_tr)計算得出。

IMPS也被用作研究體異質(zhì)結太陽(yáng)能電池形態(tài)相的成像技術(shù)。在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中，在10Hz處觀(guān)察到第二個(gè)峰值，并歸因于離子運動(dòng)。

圖5顯示了所有情況下 IMPS 模擬的虛部。在所有情況下，在高頻處都觀(guān)察到一個(gè)峰值。它可能與電荷傳輸有關(guān) - 只有在"低遷移率"（b）的情況下會(huì )導致傳輸時(shí)間常數明顯變長(cháng)，因此峰值移向更低的頻率。俘獲和釋放（c）以及提取勢壘（a）可能導致在低頻下的額外峰值/雙峰。在所有瞬態(tài)實(shí)驗中，串聯(lián)電阻減緩了電荷傳輸（d），從而將峰值移至更低的頻率。所有其他情況均無(wú)明顯特征。

在某些測量中，觀(guān)察到IMPS中的兩個(gè)峰值。如果電子和空穴遷移率不平衡，則可能會(huì )出現這種情況。

  以上所有模擬仿真使用軟件：Setfos