超快pump-probe 瞬態(tài)吸收系統(tǒng) TA100：該系統(tǒng)設計和飛秒激光相結合，用于檢測樣品中的超快激發(fā)態(tài)或光生載流子電荷的動力學過程。TA100為“一站式”檢測系統(tǒng)，包括完整的pump-probe光學系統(tǒng)、光學和電子配件系統(tǒng)、光學延遲線和數(shù)據(jù)采集計算機及相應軟件系統(tǒng)。

瞬態(tài)吸收光譜的基本原理
Pump-probe（泵浦）瞬態(tài)吸收光譜技術是基于材料樣品基態(tài)光學吸收（ground state absorption）與激發(fā)（pump）后的激發(fā)態(tài)吸收（excited state absorption)之間的差別 （ΔA），并利用時間分辨技術監(jiān)測(probe)材料激發(fā)后不同時刻下的ΔA（t）值，來獲取材料的激發(fā)態(tài)動力學信息。

由于同一電子軌道只能容納兩個自旋方向相反的電子，因此樣品激發(fā)后（軌道上已填充一個電子) 在同一躍遷能級上的吸收值則變小，A‘ < A， 瞬態(tài)信號ΔA < ０（漂白信號）。于此同時，材料激發(fā)后產(chǎn)生的激發(fā)態(tài)電子或空穴可以通過吸收探測光（probe）躍遷至更高能級的電子軌道，產(chǎn)生的瞬態(tài)信號則 ΔA > 0 （光誘導吸收），瞬態(tài)吸收光譜既通過探測樣品激發(fā)后不同時刻下的ΔA，獲取材料光生電荷的動力學信息。在復雜復合體系（如半導體-半導體；半導體-有機/無機分子；分子-分子），瞬態(tài)吸收光譜可用于檢測材料內部光生電荷弛豫和躍遷、激發(fā)態(tài)壽命及不同材料之間的光生電荷轉移、界面電荷分離、能量轉移等動力學過程，是研究光生電荷運動的強有力工具。

瞬態(tài)吸收光譜儀利用pump-probe技術實現(xiàn)不同時間尺度的時間分辨功能。脈沖激光分束后，一束作為pump光源用于激發(fā)樣品，一束通過非線性光學晶體產(chǎn)生白光作為probe探測吸收光源。在超快瞬態(tài)吸收光譜系統(tǒng)中，兩者之間的時間差（delay time）通過調節(jié)光學延遲臺實現(xiàn)。最后通過高速CMOS光譜儀及數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)獲得樣品的瞬態(tài)光譜及其動力學信息。

應用實例

實例1：二維鈣鈦礦固體薄膜材料

利用本超快瞬態(tài)吸收光譜產(chǎn)品，科研人員發(fā)現(xiàn)二維鈣鈦礦薄膜材料中不同組分的瞬態(tài)吸收光譜信號的相互演化過程。通過動力學曲線的擬合，解析出材料內部不同組分之間的電荷轉移時間過程，發(fā)現(xiàn)了混雜二維鈣鈦礦薄膜中的光生電子和空穴的自分離現(xiàn)象。
 

利用本超快瞬態(tài)吸收光譜產(chǎn)品，科研人員研究了鈣鈦礦太陽能電池中不同厚度鈣鈦礦薄膜與陰極和陽極界面的電子和空穴的超快界面電荷分離過程。通過動力學曲線的擬合，解析出鈣鈦礦材料與PCBM和Spiro-OMeTAD電極的界面電荷分離時間為6 ps 和 8 ps。
 

利用本超快瞬態(tài)吸收光譜產(chǎn)品，科研人員研究了CdSe量子點與表面吸附分子(MB+)光催化體系中的多激子電荷分離過程。通過瞬態(tài)動力學研究，解析出量子點與表面吸附分子在2ps時間內發(fā)生的三激子超快電荷分離過程。
 

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