【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于硅基非晶固态薄膜测量领域，具体地说，涉及一种可用于硅基非晶固态薄膜荧光量子效率的测量方法。
技术介绍
1、目前已经研发了具有高内部量子效率和快速辐射复合速率的可调谐发光a-sinxoy薄膜[3]，其使用贵硅(si)基发光材料制备而成，而硅(si)基发光材料主要可以分为两大类：一类是纳米(晶)硅(nc-si)结构，如胶体钝化的si量子点和nc-si镶嵌的si基薄膜等；另一类是si基化合物，如非晶碳化硅(a-sicx)，非晶氮化硅(a-sinx)，非晶氮氧化硅(a-sinx:o)等。正如canham所总结，在过去的二十年中，si基发光材料pl qe的研究、改进与提高主要集中在胶体钝化si量子点和nc-si镶嵌si基薄膜上。早期工作报道，纳米硅团簇(或者称为硅量子点)的pl qe数值在百分之几到百分之十几的范围。在硅纳米颗粒表面钝化技术改进之后，pl qe值得到了明显的提高。例如，纳米硅团簇表面经过共价键合有机分子钝化后，pl qe数值提高到20％～30％。此外，mastronardi等人报道了硅在不同尺寸纳米晶镶嵌的丙稀基胶体溶液中获得的eqe(即为绝对量子产率，aqy)；对于直径为2nm左右的单个烯丙基苯胶体钝化si量子点，其在可见光波段的发光效率高达43％。jurbergs等人报道，在溶液中获得的等离子体合成有机配位钝化的si量子点，在789nm发光波长时的量子效率值已经超过60％。
2、另一方面，对于nc-si镶嵌的si基薄膜pl qe的研究，仅有少量的报道。negro等人研究了热退火条件下，nc-s
3、然而，到目前为止，常规技术中虽然能实现对a-sinxoy薄膜[3]的可见光范围内的高量子效率[5]、非晶硅氧氮化物薄膜在470nm波长下的内部量子效率[1]及其非晶硅氧氮化物薄膜中n-si-o键合态产生的高光致发光量子产率[1]的测量，但这些方法在精确测量被样品吸收的激发光子总数和样品吸收漫反射激发光子后产生的发射光子总数方面仍有不足，这些不足限制了对测量误差的准确校正，从而影响了实验数据的准确性和可靠性。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种可用于硅基非晶固态薄膜荧光量子效率的测量方法，解决了上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用技术方案的基本构思是：
3、一种可用于硅基非晶固态薄膜荧光量子效率的测量方法，包括以下步骤：
4、步骤s1，测量未放入样品的积分球中所有的激发光子总数φ0(λexc)；
5、步骤s2，将样品放入积分球中，在激发光直接照射在样品上时，测量未被样品吸收的激发光子总数φ1(λexc)，以及样品吸收激发光子后产生并出射到积分球里的发射光子总数
6、步骤s3，将样品放入积分球中，在激发光没有直接照射在样品上时，获取并测量未被样品吸收的激发光子总数φ2(λexc)，以及样品吸收漫反射激发光子后产生并出射到积分球内的发射光子总数用来校正测量步骤s2中所得未被吸收激发光子总数φ1(λexc)以及发射光子总数即获取得到样品的外量子效率(η)；
7、步骤s4，结合样品测试过程中的光学参数计算样品的内量子效率。
8、本实施例的，步骤s3中样品的外量子效率(η)的表达式为：
9、
10、其中，为样品吸收激发光子的相对百分比，φext和φabs是从样品表面发射出的发射光子总数以及在激发波长处的吸收光子总数。a是激发光直接照射到样品上时的薄膜吸光度。
11、可选的，步骤s4中结合样品测试过程中的光学参数计算样品的内量子效率的方法包括但不限于通过光萃取因子(n*)和内量子效率计算薄膜的内量子效率(ε)、通过测试变温pl谱测量内量子效率(ε)。
12、可选的，在通过光萃取因子(n*)和内量子效率计算薄膜的内量子效率(ε)时需获取光萃取因子(n*)，光萃取因子(n*)的获取依据为在样品内部的发射光子受到全反射临界角限制，其中只有一部分从样品表面直接出射。而剩余光子则会直接抵达或者通过全反射抵达粗糙衬底表面后，再次从样品表面出射。根据平面几何光学，光萃取因子n*具体计算过程如下：
13、样品内部有一个点光源，则点光源发出的光有一部分受到全反射的限制，由全反射定律得全反射角为；
14、
15、而从点光源直接从样品表面出射到外部的光强为：
16、
17、因此，根据公式(3)和(4)，直接出射光萃取因子为：
18、
19、考虑到光垂直入射时，在两种材料界面的反射系数：
20、
21、将公式(6)代入到(5)中，得到修正后的直接出射光萃取因子为：
22、
23、剩余光子直接抵达或通过全反射抵达粗糙衬底表面后，从样品表面进行多次反射得到最终，薄膜样品的光萃取因子的表达式为：
24、
25、可选的，所述步骤s4中在根据光萃取因子(n*)和外量子效率(η)获取内量子效率(η)的表达式为：
26、ε＝η/n* (8)。
27、可选的，通过测试变温pl谱测量内量子效率(ε)的方法包括以下步骤：
28、测量了薄膜的变温pl谱，并根据得到的变温pl谱用局域态辐射复合热离化模型解释pl随温度变化的依赖关系，其表达式为：
29、
30、式(9)中，ipl(t0)为样品在低温下的饱和pl积分强度，而ipl(t)为样品在特定测试温度下的pl积分强度；β与辐射复合几率成反比，ea为非辐射复合过程的激活能，k为玻尔兹曼常数。
31、一种可用于硅基非晶固态薄膜荧光量子效率的测量方法，还包括在不同温度下对样品的光致发光外量子效率进行测量，其测量的表达式为：
32、
33、式(10)中，ipl(t)和ipl(300k)分别表示样品在温度t和室温下的饱和pl积分强度，η(t)和η(300k)分别表示样品在温度t和室温下的外量子效率。
34、采用上述技术方案后，本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果，当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以下所述的所有优点：
35、本申请采用校准积分球直接测量了样品的绝对荧光量子产额，从而获得了a-sinx:o非晶固态薄膜的光致发光的外量子效率。然后结合光学参数计算了样品的光致发光的内量子效率数值。还通过测试变温pl谱，佐证得到的薄膜光致发光效率。本申请还通过测量未被样品吸收的激发光子总数以及样品吸收漫反射激发光子后产生并出射到积分球内的发射光子总数，可以更准确地校正测量步骤中可能存在的误差，提高实验数据的准确性。
3本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可用于硅基非晶固态薄膜荧光量子效率的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种可用于硅基非晶固态薄膜荧光量子效率的测量方法，其特征在于，步骤S3中样品的外量子效率(η)的表达式为：
3.根据权利要求2所述的一种可用于硅基非晶固态薄膜荧光量子效率的测量方法，其特征在于，步骤S4中结合样品测试过程中的光学参数计算样品的内量子效率的方法包括但不限于通过光萃取因子(N*)和内量子效率计算薄膜的内量子效率(ε)、通过测试变温PL谱测量内量子效率(ε)。
4.根据权利要求3所述的一种可用于硅基非晶固态薄膜荧光量子效率的测量方法，其特征在于，在通过光萃取因子(N*)和内量子效率计算薄膜的内量子效率(ε)时需获取光萃取因子(N*)，光萃取因子(N*)的获取依据为在样品内部的发射光子受到全反射临界角限制，其中只有一部分从样品表面直接出射。而剩余光子则会直接抵达或者通过全反射抵达粗糙衬底表面后，再次从样品表面出射。根据平面几何光学，光萃取因子N*具体计算过程如下：
5.根据权利要求4所述的一种可用于硅基非晶固态薄膜荧光量
6.根据权利要求5所述的一种可用于硅基非晶固态薄膜荧光量子效率的测量方法，其特征在于，通过测试变温PL谱测量内量子效率(ε)的方法包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种可用于硅基非晶固态薄膜荧光量子效率的测量方法，其特征在于，还包括在不同温度下对样品的光致发光外量子效率进行测量，其测量的表达式为：
...【技术特征摘要】
1.一种可用于硅基非晶固态薄膜荧光量子效率的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种可用于硅基非晶固态薄膜荧光量子效率的测量方法，其特征在于，步骤s3中样品的外量子效率(η)的表达式为：
3.根据权利要求2所述的一种可用于硅基非晶固态薄膜荧光量子效率的测量方法，其特征在于，步骤s4中结合样品测试过程中的光学参数计算样品的内量子效率的方法包括但不限于通过光萃取因子(n*)和内量子效率计算薄膜的内量子效率(ε)、通过测试变温pl谱测量内量子效率(ε)。
4.根据权利要求3所述的一种可用于硅基非晶固态薄膜荧光量子效率的测量方法，其特征在于，在通过光萃取因子(n*)和内量子效率计算薄膜的内量子效率(ε)时需获取光萃取因子(n*)，光萃取因子(n*)的获取依据为...
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