基于瞬態(tài)吸收光譜的Sb2Se3載流子復(fù)合過(guò)程

DOI：10.3969/j.issn.10001565.2025.01.004

摘" 要：了解Sb2Se3中的載流子復(fù)合過(guò)程對(duì)提高其光電性能至關(guān)重要.飛秒瞬態(tài)吸收光譜（fs-TAS）憑借高分辨率的優(yōu)點(diǎn)能夠獲得豐富的光學(xué)信息，是研究Sb2Se3載流子復(fù)合過(guò)程的有力工具.本文測(cè)得不同激發(fā)波長(zhǎng)和激發(fā)密度下的多晶Sb2Se3薄膜的寬帶瞬態(tài)吸收光譜.首先證實(shí)在長(zhǎng)時(shí)間尺度下（時(shí)間延遲大于10 ps）探測(cè)光為650～1 100 nm激發(fā)態(tài)吸收信號(hào)源于深束縛載流子吸收作用，并將短時(shí)間尺度下（時(shí)間延遲小于10 ps）探測(cè)光為900～1 050 nm激發(fā)態(tài)信號(hào)歸因于淺束縛載流子吸收.通過(guò)Sb2Se3的瞬態(tài)吸收動(dòng)力學(xué)曲線，提取出其自由載流子壽命和熱載流子冷卻時(shí)間：在激發(fā)波長(zhǎng)為950 nm條件下，自由載流子平均壽命為35.28～54.23 ps，隨著激發(fā)密度增加而減小；在激發(fā)波長(zhǎng)為550 nm和750 nm條件下，熱載流子冷卻時(shí)間為0.17～0.48 ps，與激發(fā)密度成正比.

關(guān)鍵詞：Sb2Se3；載流子復(fù)合；瞬態(tài)吸收光譜；自由載流子壽命；熱載流子冷卻

中圖分類號(hào)：O472""" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A""" 文章編號(hào)：10001565（2025）01003409

Carrier recombination processes in Sb2Se3 based on transient absorption spectroscopy

FENG Bohao， DANG Wei， MO Anming， DONG Wenxin， LI Zhiqiang， ZHAO Xiaohui

（Hebei Provincial Key Laboratory of Optoelectronic Information Materials， College of Physics Science and Technology， Hebei University， Baoding 071002， China）

Abstract： Understanding the carrier recombination processes in Sb2Se3 is crucial for enhancing its optoelectronic performance. Femtosecond transient absorption spectroscopy （fs-TAS）， with its high-resolution advantages， provides rich optical information and serves as a powerful tool for investigating carrier recombination processes in Sb2Se3. This study obtained broadband transient absorption spectra of polycrystalline Sb2Se3 thin films under different excitation wavelengths and excitation densities. It was first confirmed that the excited-state absorption signals in the 650—1 100 nm range on longer time scales （time delay greater than 10 ps） originated from deep-bound carrier absorption， while the excited-state signals in the 900—1 050 nm range on shorter time scales （time delay less than 10 ps） were attributed to shallow-bound carrier absorption. Through the transient absorption dynamics of Sb2Se3， this study extracted the lifetimes of the free carriers and the cooling time of the hot carriers. Under 950 nm excitation， the average lifetime of free carriers ranged from 35.28 to 54.23 ps and decreased with increasing

收稿日期：20240413;修回日期：20240507

基金項(xiàng)目：

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（12275065）；中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展資金資助項(xiàng)目（236Z4305G）；河北省光電信息材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目（22567634H）

第一作者： 馮博浩（1999—），男，河北大學(xué)在讀碩士研究生，主要從事半導(dǎo)體載流子復(fù)合動(dòng)力學(xué)方向研究.E-mail： 13373111085@163.com

通信作者： 趙曉輝（1978—），男，河北大學(xué)副教授，主要從事半導(dǎo)體載流子復(fù)合動(dòng)力學(xué)方向研究.E-mail： xhzhao@hbu.edu.cn

excitation density. Under 550 nm and 750 nm excitation， the time constant of hot carrier cooling times was in range of 0.17—0.48 ps and was proportional to the excitation density.

Key words： Sb2Se3; carrier recombination; transient absorption spectroscopy; free carrier lifetime; hot carrier cooling

近年來(lái)，隨著各個(gè)國(guó)家和地區(qū)相繼提出碳中和政策，清潔能源發(fā)電量占比不斷提高，高效率、低成本、無(wú)污染的薄膜光伏材料受到了廣泛關(guān)注.多晶硒化銻（Sb2Se3）薄膜具有適當(dāng)?shù)膸?、較高的吸收系數(shù)和無(wú)毒性等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是一種具有巨大潛力的薄膜光伏材料.經(jīng)過(guò)近十年的發(fā)展，Sb2Se3太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率從0.66%提高到了10%［1-2］，但仍遠(yuǎn)低于其理論值30%［3］.

Sb2Se3太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率與其內(nèi)部的載流子復(fù)合過(guò)程密切相關(guān).多晶Sb2Se3薄膜的載流子壽命在幾十皮秒量級(jí)［4-5］，因此研究其載流子復(fù)合過(guò)程需要借助亞皮秒時(shí)間分辨率的光譜技術(shù)，其中，時(shí)間分辨和角度分辨的雙光子光電子發(fā)射（tr-2PPE）技術(shù)可以獲得動(dòng)量分辨的載流子復(fù)合動(dòng)力學(xué)［6-7］.Grad等［6］使用tr-2PPE測(cè)得Sb2Se3的部分導(dǎo)帶（價(jià)帶最大值上方為1.0～2.7 eV）內(nèi)的自由電子分布.與tr-2PPE相比，飛秒瞬態(tài)吸收光譜（fs-TAS）具有設(shè)備成本低、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì).Wang等［5］利用fs-TAS得到Sb2Se3中熱載流子冷卻時(shí)間和自由載流子壽命分別為0.35 ps和23 ps.Singh等［8］分析了多晶與非晶薄膜的載流子復(fù)合過(guò)程.對(duì)于多晶Sb2Se3薄膜，Singh等［8］還測(cè)量Sb2Se3熱載流子冷卻時(shí)間小于100 fs；自由載流子弛豫到淺束縛態(tài)的時(shí)間為185 fs；淺束縛載流子復(fù)合或弛豫到深束縛態(tài)的時(shí)間為2.7 ps；深束縛載流子復(fù)合時(shí)間大于4 ns.Cao等［9］通過(guò)對(duì)比富Sb和富Se條件下Sb2Se3的瞬態(tài)吸收光譜，發(fā)現(xiàn)富Se條件下Sb2Se3的平均載流子壽命較長(zhǎng)，表明富Se條件制備Sb2Se3可以有效地減少陷阱態(tài)的數(shù)量.相對(duì)于有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦、銅銦鎵硒（Cu（In，Ga）Se2，CIGS）等薄膜材料，對(duì)Sb2Se3載流子復(fù)合動(dòng)力學(xué)的研究仍十分有限.

本文利用寬帶瞬態(tài)吸收光譜技術(shù)詳細(xì)分析了Sb2Se3多晶薄膜的載流子復(fù)合動(dòng)力學(xué)過(guò)程.首先對(duì)Sb2Se3瞬態(tài)吸收光譜的激發(fā)態(tài)吸收信號(hào)進(jìn)行歸屬，確定產(chǎn)生的物理機(jī)制.根據(jù)Sb2Se3薄膜的瞬態(tài)吸收光譜，提取載流子復(fù)合動(dòng)力學(xué)曲線，并計(jì)算了不同激發(fā)密度條件下Sb2Se3薄膜的自由載流子壽命.最后，將載流子激發(fā)至不同能級(jí)位置，計(jì)算得熱載流子冷卻時(shí)間為0.17～0.48 ps，且隨激發(fā)密度增大而增加.

1" 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

1.1" 樣品制備

研究的Sb2Se3薄膜采用了注射氣相沉積（IVD）法制備，沉積在玻璃襯底上.在沉積之前，

利用機(jī)械泵將腔室壓力降到0.1 Pa，然后通過(guò)控制氬氣（Ar）氣體的注入量，將腔室壓力穩(wěn)定在4 Pa.隨后，將Sb2Se3源和玻璃襯底分別加熱到預(yù)設(shè)溫度470、390 ℃.在沉積過(guò)程中，樣品支架在恒定的5 mm/s速度下進(jìn)行了均勻的往復(fù)運(yùn)動(dòng)1次.沉積完成后，樣品冷卻至150 ℃，取出腔

室.使用等化學(xué)計(jì)量比Sb2Se3粉末、2%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）富Se的Sb2Se3粉末制備了2種Sb2Se3薄膜.無(wú)特別說(shuō)明時(shí)Sb2Se3薄膜的富Se質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%.制備的Sb2Se3厚度約為200 nm.

1.2" Sb2Se3薄膜的基本表征

Sb2Se3薄膜的表面形貌通過(guò)高分辨率場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡（SEM，F(xiàn)EI-Nova NanoSEM 450）測(cè)得.在測(cè)試時(shí)該儀器樣品倉(cāng)壓強(qiáng)為10-3 Pa，電壓和電子束流的可調(diào)節(jié)范圍分別為200 V～30 kV、0.3 pA～100 nA.本文研究的Sb2Se3薄膜是由水平生長(zhǎng)的納米棒組成，如圖1所示.

Sb2Se3薄膜的XRD衍射峰通過(guò)德國(guó)Bruker公司的D8 ADVANCE測(cè)得.測(cè)試波長(zhǎng)為Cu的kα線0.154 2 nm，測(cè)試模式為掠入射，入射角1°，電壓為40 kV，電流為40 mA.如圖2所示，使用的Sb2Se3薄膜的XRD衍射峰的主要峰位為（120）、（101）、（230）、（240）、（250）和（360），與joint committee on powder diffraction standards cards （JCPDS15-0861）的特征峰一致.XRD圖中主要為（n，k，0）峰，表明（Sb4Se6）n主要沿著石英襯底方向生長(zhǎng).

使用日本Hitachi公司生產(chǎn)的UV-4100測(cè)量了Sb2Se3薄膜的紫外可見(jiàn)吸收光譜透射率T、反射率R.由測(cè)量的T（λ）和R（λ）計(jì)算得出，計(jì)算Sb2Se3薄膜的吸光度A，如圖3所示，計(jì)算公式為

A=log1-RT.（1）

由圖3可看出Sb2Se3薄膜在激發(fā)波長(zhǎng)550～950 nm時(shí)有較強(qiáng)的吸光度，為測(cè)得不同激發(fā)波長(zhǎng)條件下Sb2Se3瞬態(tài)吸收光譜提供了可能.為了計(jì)算出精確的帶隙，利用Beer-Lambert定律將吸光度A轉(zhuǎn)換為Sb2Se3薄膜的吸收系數(shù)α，計(jì)算公式為

α=A·ln10L.（2）

基于吸收系數(shù)α繪制Tauc圖［10］，計(jì)算公式為

（α·hν）2=B（hν-Eg），（3）

其中：B為常數(shù)；h為普朗克常數(shù)；ν為光子能量；Eg為帶隙能量.

將（α·hν）曲線外推到零（如圖4中的紅色虛線所示），將與零軸的交點(diǎn)作為樣品的帶隙值.用此Tauc圖法計(jì)算Sb2Se3薄膜的帶隙值約為1.3 eV（波長(zhǎng)約950 nm），接近于報(bào)道值（1.1～1.3 eV）［11］.

在本文的飛秒瞬態(tài)吸收測(cè)量中，分別使用了550、750、950 nm 3種波長(zhǎng)的泵浦光進(jìn)行載流子激發(fā).根據(jù)Sb2Se3薄膜的吸收系數(shù)，可以計(jì)算出3種波長(zhǎng)的穿透深度分別為26、59、307 nm.波長(zhǎng)950 nm的激發(fā)光的穿透深度大于Sb2Se3薄膜厚度（200 nm），該波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的載流子密度通過(guò)以下公式計(jì)算：

Nex=E（1-R）（1-e-αL）hνπd22L，（4）

其中：E為入射激光脈沖能量；R為表面反射率；L為薄膜厚度；hν為激光光子能量；α為激光的吸光度系數(shù)；d為聚焦在樣品上激光光點(diǎn)的直徑，約300 μm.其余波長(zhǎng)激發(fā)光的穿透深度均小于Sb2Se3薄膜厚度，對(duì)應(yīng)的載流子密度計(jì)算公式為

Nex=E（1-R）（1-e-1）hνπd221α.（5）

根據(jù)公式（4）和公式（5）計(jì)算光激發(fā)載流子密度，結(jié)果如表1所示.

2" Sb2Se3薄膜的飛秒瞬態(tài)吸收光譜分析

2.1" Sb2Se3薄膜的飛秒瞬態(tài)吸收光譜特征

波長(zhǎng)為550 nm和750 nm的光子能量分別比Sb2Se3的帶隙Eg（1.3 eV）高出0.95 eV和0.35 eV，所以波長(zhǎng)為550 nm和750 nm條件下得到的瞬態(tài)吸收光譜可用于分析熱載流子冷卻過(guò)程；而波長(zhǎng)為950 nm光子能量接近Sb2Se3薄膜的帶隙Eg（1.3 eV），在該波長(zhǎng)的激光激發(fā)條件下測(cè)得的瞬態(tài)吸收光譜可以用于分析帶邊載流子復(fù)合過(guò)程.圖5分別為波長(zhǎng)為550、750、950 nm激發(fā)Sb2Se3薄膜飛秒瞬態(tài)吸收二維光譜圖.圖5中橫坐標(biāo)表示探測(cè)光的波長(zhǎng)λ，范圍是700～1 050 nm，基本涵蓋Sb2Se3主要的瞬態(tài)吸收信號(hào)區(qū)域；縱坐標(biāo)表示探測(cè)光脈沖與泵浦光脈沖之間的時(shí)間延遲Δt，范圍是0～8 000 ps；等高線表示吸光度變化量ΔA.圖6分別展示了在1、1.8、200 ps 3種典型時(shí)間延遲下的飛秒瞬態(tài)吸收光譜.

從圖5中可以看出，在短時(shí)間尺度上（時(shí)間延遲小于10 ps），Sb2Se3的初始瞬態(tài)吸收光譜可分為探測(cè)光波長(zhǎng)700～900 nm和900～1 050 nm 2個(gè)光譜區(qū)域.在探測(cè)光波長(zhǎng)700～900 nm的光譜區(qū)域內(nèi)，在激發(fā)后負(fù)信號(hào)瞬間產(chǎn)生，即基態(tài)漂白信號(hào)，且出現(xiàn)2個(gè)漂白信號(hào)的波段，分別以720和850 nm為中心.根據(jù)Cao等［9］和Yadav等［12］的報(bào)道，該區(qū)域的漂白帶是由于能帶填充效應(yīng)導(dǎo)致.在探測(cè)光波長(zhǎng)900～1 050 nm的光譜區(qū)域內(nèi)，在激發(fā)后立即出現(xiàn)正信號(hào)，即激發(fā)態(tài)吸收信號(hào)（本文命名為A1信號(hào)）.

從圖6可以看出，在激發(fā)波長(zhǎng)550和750 nm的情況下，時(shí)間延遲由1 ps增加至1.8 ps時(shí)，波長(zhǎng)720 nm處的漂白帶相對(duì)于850 nm處的漂白帶衰減更為明顯；而在激發(fā)波長(zhǎng)950 nm的情況下，2個(gè)漂泊帶衰減情況近似相同.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在激發(fā)波長(zhǎng)550 nm和750 nm條件下存在熱載流子冷卻過(guò)程［8，13］.

在長(zhǎng)時(shí)間尺度上（時(shí)間延遲大于10 ps），Sb2Se3的瞬態(tài)吸收光譜表現(xiàn)為2個(gè)激發(fā)態(tài)吸收信號(hào)，即探測(cè)光波長(zhǎng)為700～800 nm和810～960 nm.從圖5可以看出，2個(gè)激發(fā)態(tài)吸收信號(hào)的壽命超過(guò)8 ns，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于Sb2Se3的自由載流子壽命［4-5］，因此其應(yīng)與自由載流子無(wú)關(guān).由于本文用到的飛秒瞬態(tài)吸收光譜設(shè)備測(cè)量范圍是0～8 ns，因此使用納秒瞬態(tài)吸收設(shè)備獲取完整的激發(fā)態(tài)吸收信號(hào).

2.2" Sb2Se3薄膜的飛秒瞬態(tài)吸收光譜信號(hào)的歸屬

本文搭建了納秒瞬態(tài)吸收系統(tǒng)來(lái)測(cè)量Sb2Se3在納秒時(shí)間尺度的瞬態(tài)吸收光譜.使用能量為120 μJ的泵浦光來(lái)激發(fā)Sb2Se3薄膜，光斑直徑約為4 mm，將單色儀的波長(zhǎng)調(diào)為600～1 020 nm，每間隔10 nm取1個(gè)波長(zhǎng)，最終得到43條動(dòng)力學(xué)曲線.隨后將這些動(dòng)力學(xué)曲線繪制為二維光譜圖，如圖7所示.圖7中可以看出Sb2Se3納秒瞬態(tài)吸收光譜表現(xiàn)為2個(gè)激發(fā)態(tài)吸收帶，且激發(fā)吸收帶的信號(hào)持續(xù)時(shí)間為幾微秒.很明顯納秒至微秒時(shí)間尺度的激發(fā)態(tài)吸收信號(hào)應(yīng)來(lái)自深束縛載流子的吸收.將Sb2Se3納秒瞬態(tài)吸收光譜與飛秒瞬態(tài)吸收光譜（時(shí)間延遲大于200 ps，激發(fā)波長(zhǎng)為550 nm，激發(fā)密度為2.56×1019 cm-3）對(duì)比（見(jiàn)圖8），兩者激發(fā)態(tài)吸收光譜外形類似，譜峰位置重合.飛秒瞬態(tài)吸收光譜與納秒瞬態(tài)吸收光譜的對(duì)比表明，Sb2Se3飛秒瞬態(tài)吸收光譜中，時(shí)間延遲大于200 ps后的激發(fā)態(tài)吸收信號(hào)應(yīng)來(lái)自深束縛載流子.

目前對(duì)900～1 050 nm波段激發(fā)態(tài)吸收信號(hào)（A1）的歸屬意見(jiàn)還不統(tǒng)一.例如，廈門大學(xué)楊曄團(tuán)隊(duì)［4］認(rèn)為激發(fā)態(tài)吸收信號(hào)為自由載流子吸收，然而Singh等［8］將激發(fā)態(tài)吸收信號(hào)歸因?yàn)闇\層捕獲的載流子吸收.為了探究A1帶形成的物理機(jī)制，本文還制備了富Se質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0%的Sb2Se3薄膜，其二維飛秒瞬態(tài)吸收光譜如圖9a所示.圖9a與相同激發(fā)波長(zhǎng)（650 nm）、相同激發(fā)密度2.69×1019 cm-3下的富Se質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%的Sb2Se3（圖9b）相比，有明顯不同.從1 ps時(shí)的光譜圖（圖10a）可以看出，Se質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0%的Sb2Se3薄膜（圖10a中黑線）短時(shí)間尺度下的漂白信號(hào)明顯減弱，而A1延展范圍更寬且藍(lán)移至850～950 nm波長(zhǎng)區(qū)間.圖10b富Se質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0%和2%的Sb2Se3薄膜，在探測(cè)光波長(zhǎng)分別為900 nm和

1 000 nm處的歸一化動(dòng)力學(xué)對(duì)比，可以看出富Se質(zhì)量分?jǐn)?shù)0% Sb2Se3薄膜的動(dòng)力學(xué)曲線衰減較快.

根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道Sb2Se3是具有良好晶界的二元化合物，理論上應(yīng)該表現(xiàn)出較低的缺陷態(tài)濃度［14］，然而最近的研究表明Sb2Se3存在復(fù)雜的缺陷化學(xué)［15］.通過(guò)第一性原理計(jì)算研究，Sb2Se3材料主要的深缺陷來(lái)源于SbSb與VSe［16］.同時(shí)文獻(xiàn)報(bào)道了在適量富Se環(huán)境下制備Sb2Se3薄膜，可以有效減少SbSb與VSe缺陷態(tài)的濃度［9，17］.缺陷態(tài)濃度是影響紅外區(qū)域激發(fā)態(tài)吸收信號(hào)的重要因素［18］.以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果和文獻(xiàn)報(bào)道表明富Se質(zhì)量分?jǐn)?shù)0%的Sb2Se3薄膜存在更多缺陷，同時(shí)A1帶更明顯且延展范圍更寬.所以本文認(rèn)為探測(cè)光波長(zhǎng)在900 nm附近的激發(fā)態(tài)吸收信號(hào)更可能來(lái)自于淺束縛載流子的吸收.

3" Sb2Se3薄膜的自由載流子復(fù)合時(shí)間和熱載流子冷卻時(shí)間

3.1" 激發(fā)密度對(duì)Sb2Se3薄膜的自由載流子壽命的影響

由于淺束縛載流子與自由載流子之間可以達(dá)到熱平衡狀態(tài)，選擇探測(cè)光波長(zhǎng)在1 000 nm附近的淺束縛載流子信號(hào)分析自由載流子的復(fù)合過(guò)程.為了消除信號(hào)噪聲的影響，對(duì)激發(fā)波長(zhǎng)為950 nm的條件下不同激發(fā)密度的激發(fā)態(tài)吸收信號(hào)（波長(zhǎng)為1 000～1 010 nm）積分求和后給出其動(dòng)力學(xué)曲線，并對(duì)其進(jìn)行雙e指數(shù)擬合，從而提取自由載流子壽命.動(dòng)力學(xué)曲線（散點(diǎn)）與擬合曲線（紅線）對(duì)比如圖11所示，擬合結(jié)果如表2所示.根據(jù)擬合結(jié)果計(jì)算出平均壽命，計(jì)算公式為

τ=A1τ21+A2τ22A1τ2+A2τ2.（6）

將不同激發(fā)密度下的平均壽命繪制成圖12.Sb2Se3薄膜的自由載流子平均壽命為35.28～54.23 ps.從圖12中可以看出隨激發(fā)密度的增加，自由載流子壽命逐漸減小.

3.2" 激發(fā)波長(zhǎng)和激發(fā)密度對(duì)Sb2Se3薄膜的熱載流子冷卻的影響

Sb2Se3瞬態(tài)吸收光譜中波長(zhǎng)為900～1 050 nm的激發(fā)態(tài)吸收信號(hào)在激發(fā)后約0.2 ps時(shí)到達(dá)最大值，如圖12中藍(lán)線所示；而波長(zhǎng)為850 nm漂白信號(hào)到達(dá)最大值時(shí)間存在明顯延遲，如圖13中紅線所示.本文認(rèn)為激發(fā)態(tài)吸收與漂白信號(hào)之間的時(shí)間延遲應(yīng)主要來(lái)自熱載流子冷卻過(guò)程.因此，本文用探測(cè)波長(zhǎng)965 nm與850 nm的動(dòng)力學(xué)峰值之間時(shí)間延遲差衡量熱載流子冷卻時(shí)間，如圖13所示.表3列舉了Sb2Se3薄膜在激發(fā)波長(zhǎng)550、750、950 nm條件下，不同激發(fā)密度的熱載流子冷卻時(shí)間.可以看出，同一激發(fā)波長(zhǎng)下，多晶Sb2Se3薄膜的熱載流子冷卻時(shí)間隨激發(fā)密度的增大而增大，且最大值與最小值之差在0.2 ps內(nèi).將不同激發(fā)密度條件下熱載流子冷卻時(shí)間及平均值繪制成圖14.隨著激發(fā)波長(zhǎng)增加，多晶Sb2Se3薄膜的熱載流子冷卻時(shí)間逐漸減小.需要特別指出，在激發(fā)波長(zhǎng)950 nm的條件下965 nm與850 nm波長(zhǎng)處的動(dòng)力學(xué)峰值仍存在約0.2 ps的時(shí)間延遲.波長(zhǎng)為950 nm光子能量接近多晶Sb2Se3薄膜的帶隙（1.3 eV），以波長(zhǎng)為950 nm的光激發(fā)載流子主要布局在導(dǎo)帶底或價(jià)帶頂，因此該激發(fā)條件下所得到的時(shí)間延遲不應(yīng)歸因于熱載流子冷卻過(guò)程.本文認(rèn)為該時(shí)間延遲可能來(lái)自載流子的散射過(guò)程［19］.扣除載流子散射的影響后，計(jì)算出多晶Sb2Se3薄膜的熱載流子冷卻時(shí)間為0.17～0.48 ps，且受到激發(fā)波長(zhǎng)和激發(fā)密度影響.

4" 總結(jié)

測(cè)得了不同激發(fā)波長(zhǎng)和激發(fā)密度下的多晶Sb2Se3薄膜寬帶的瞬態(tài)吸收光譜，基于瞬態(tài)吸收光譜信息分析了多晶Sb2Se3薄膜的載流子復(fù)合動(dòng)力學(xué)過(guò)程.對(duì)比多晶Sb2Se3薄膜的飛秒-納秒瞬態(tài)吸收光譜，將長(zhǎng)時(shí)間延遲下（時(shí)間延遲大于10 ps）的激發(fā)態(tài)吸收信號(hào)歸因于深束縛載流子吸收.通過(guò)對(duì)比分析富Se質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0%和2%的Sb2Se3瞬態(tài)吸收光譜，認(rèn)為出現(xiàn)在探測(cè)光波長(zhǎng)為900～1 050 nm的激發(fā)態(tài)吸收信號(hào)（A1）源于淺束縛載流子吸收.擬合了不同激發(fā)密度下的瞬態(tài)吸收動(dòng)力學(xué)曲線，擬合結(jié)果表明Sb2Se3的自由載流子平均壽命為35.28～54.23 ps，且隨著激發(fā)密度增加而減小.根據(jù)探測(cè)光波長(zhǎng)為965 nm與850 nm的峰值時(shí)間延遲之差，本文計(jì)算Sb2Se3熱載流子冷卻時(shí)間為0.17～0.48 ps，且與激發(fā)波長(zhǎng)成反比，與激發(fā)密度成正比.

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（責(zé)任編輯：孟素蘭）