研究目的
研究双结砷化镓光电二极管中的功率与光谱依赖性光子循环效应，重点探究光照强度和波长如何通过光子耦合与循环过程影响光电流及光谱响应。
研究成果
研究表明，光子循环效应显著影响多结砷化镓光电二极管的光电流和光谱响应，且与光照强度及波长存在依赖关系。强光照下的增强型光子循环能使器件即使在电流失配情况下仍实现宽带响应，为设计高性能光电器件（如光电探测器和太阳能电池）提供了思路。未来工作应探索其他材料并针对特定光照条件优化器件结构。
研究不足
本研究仅限于砷化镓基器件；结果可能不适用于其他材料。实验与计算结果之间的差异表明存在未建模的非辐射复合机制。由于俄歇复合占主导地位，超高光照功率下光子循环效应减弱。器件性能受材料质量、表面缺陷和光学界面影响。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）、光刻图案化和转移印刷技术制备薄膜GaAs双结光电二极管。理论模型包括用于光子分布的比尔-朗伯定律和用于载流子复合动力学的ABC模型。通过有限元法模拟（Silvaco公司）计算外量子效率（EQE）。
2：样品选择与数据来源：
该器件为具有特定层厚度和掺杂浓度的微米级GaAs双结光电二极管，经实验制备与表征。
3：实验设备与材料清单：
设备包括用于I-V测量的Keithley 2400源表、二极管激光器（475 nm和810 nm）、IPCE测量系统（QEX10，PV Measurement）、超快脉冲激光器（Spectra-Physics Mai Tai）、单光子雪崩光电二极管探测器（TDA 200）、时间相关单光子计数模块（TimeHarp 260 PICO Single）及各类滤光片与偏置光源。材料包括GaAs外延层、电极（Ge/Ni/Au、Cr/Au）、牺牲层（Al0.95Ga0.05As）及转移用粘合剂。
4：0）、时间相关单光子计数?？椋═imeHarp 260 PICO Single）及各类滤光片与偏置光源。材料包括GaAs外延层、电极（Ge/Ni/Au、Cr/Au）、牺牲层（Al95Ga05As）及转移用粘合剂。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：制备过程包含MOCVD生长、光刻、金属化、HF溶液化学释放及转移印刷至衬底。表征包括不同光照功率与波长下的I-V测量、偏置光条件下的EQE测量，以及采用410 nm和800 nm飞秒激光的时间分辨光致发光（TRPL）测量。
5：数据分析方法：
数据分析采用ABC模型拟合载流子寿命，计算内量子效率（η_int）与发光耦合效率，并与光电流随功率变化的理论预测进行对比。
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source meter
2400
Keithley
Records current-voltage characteristics of the device.
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bias light
M850L3-C1
Thorlabs
Used as saturated bias light for EQE measurements of subcells.
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bias light
M470L3-C1
Thorlabs
Used as saturated bias light for EQE measurements of subcells.
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ultrafast pulse laser
Mai Tai
Spectra-Physics
Provides femtosecond laser pulses for TRPL measurements at 410 nm and 800 nm.
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long pass filter
BLP01-830R-25
Semrock
Filters emission light in TRPL measurements.
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diode laser
Changchun New Industries Optoelectronics Tech. Co., Ltd.
Provides 475 nm illumination for experiments.
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diode laser
Hi-Tech Optoelectronics, Co., Ltd.
Provides 810 nm illumination for experiments.
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IPCE measurement system
QEX10
PV Measurement
Measures external quantum efficiency spectra from 400 nm to 1000 nm.
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single-photon avalanche photodiode detector
TDA 200
Detects emission light in TRPL measurements.
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time-correlated single photon counting module
TimeHarp 260 PICO Single
Used for time-resolved measurements in TRPL.
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