『IMA 前沿连载03』全局高光谱成像解锁下一代先进材料：IMA实现GaAs准费米能级成像

镓砷化物（GaAs）是光伏应用中最常用的 III-V 族半导体化合物之一。这主要归功于其高电子迁移率、直接带隙以及良好的可控生长机制。目前，单结 GaAs 太阳能电池的效率已接近 30%，已被广泛研究，并迅速成为薄膜太阳能电池的参考标准。

为评估 Photon etc. 基于体布拉格光栅的高光谱成像平台（IMA）的性能，IPVF（原 IRDEP - 光伏能源研究与发展研究所）的研究人员利用该系统成功获取了来自弗劳恩霍夫太阳能系统研究所（ISE）的标准 GaAs 太阳能电池的光谱与空间分辨光致发光（PL）图像。

采用 532 nm 激光对显微物镜下的整个视场进行均匀照明，使得可同时采集来自百万个点的 PL 信号。这种全局照明模式有效解决了传统逐点成像中横向载流子扩散的问题，并避免了因样品表面粗糙度带来的伪影。所记录图像的尺寸可达数平方毫米，具体取决于物镜的放大倍数。

借助 IPVF 开发的光谱和光度绝对校准程序，可以确定样品表面每个点所发射的光子绝对数量。这一独特功能使研究人员能够直接从 PL 图像中提取出器件的准费米能级分裂（Δμeff）分布图。准费米能级分裂与太阳能电池的最大可实现电压和饱和电流密切相关，因此具有重要研究价值。图 1 展示了 Δμeff/q 的测量结果。测得的准费米能级分裂值为 Δμeff = 1.1676 ± 0.010 eV，在电接触处（图 1 中间垂直蓝线）及器件边缘附近存在轻微下降。该结果与文献中关于 GaAs 的研究结果一致，研究人员对其所采用的绝对校准和高光谱技术的准确性充满信心。

东隆科技总代理的IMA是一款高光谱显微镜，可在单一仪器中提供400 nm至1620 nm范围内的光谱和空间信息。通过将科学级可见光（VIS）、近红外（NIR）和/或短波红外（SWIR）显微镜与Photon etc.专利成像滤光片相结合，可对多种材料进行广泛的光学表征。IMA高光谱成像显微镜能够在单次快照中获取数百万个数据点，并快速绘制光致发光（PL）、电致发光（EL）、荧光、反射率和透射率等图像。IMA具备灵活配置为明场或暗场高光谱显微镜的能力。此外，基于高通量成像滤光片，IMA比传统的逐点扫描系统更快、更高效。

随着新型光伏材料的兴起，仅依赖光致发光量子产率（PLQY）成像已不足以全面评估性能。利用IMA高光谱显微镜采集的数据，IMA的新软件模块可让您只需点击几下，即可生成关键的光伏表征图谱——包括光致发光量子产率（PLQY）、准费米能级分裂（QFLS）和带隙能量（Eg），从而获得更深入、更准确的分析结果。

无论您是刚刚开始研究还是深入材料优化阶段，这款工具都快速、可靠，可轻松集成到您的太阳能研究工作流程中。