在科研探(tàn)索的征途中，北京(jīng)卓(zhuó)立(lì)漢(hàn)光儀(yí)器(qì)有限公司深感榮幸能與(yǔ)西安交通(tōng)大(dà)學電子科學與工(gōng)程(chéng)學(xué)院(yuàn)司(sī)金海(hǎi)教授(shòu)及(jí)閆理賀教(jiào)授團隊(duì)並肩(jiān)前行。經過他(tā)們多(duō)年(nián)的(dí)潛心鑽研，團隊(duì)在穩定(dìng)超(chāo)連續白光(guāng)探測光(guāng)產(chǎn)生，啁(zhōu)啾(jiū)脈衝壓縮以及(jí)微區弱信號(hào)高(gāo)靈(líng)敏度檢(jiǎn)測(cè)等關(guān)鍵(jiàn)領域取得(dé)了(liǎo)令人矚(zhǔ)目的突破，並成功(gōng)研發(fā)出飛秒時(shí)間分辨(biàn)瞬態吸(xī)收光譜顯微測量係(xì)統(tǒng)，這一成就不僅標誌(zhì)著我(wǒ)國在該領(lǐng)域(yù)的(dí)技術*先(xiān)，更(gēng)為(wéi)科(kē)研(yán)界注入了新的活(huó)力(lì)。為了回(huí)饋科(kē)研界的支持(chí)與(yǔ)厚愛，並助力更多科研工作(zuò)者(zhě)深(shēn)入(rù)了(liǎo)解(jiě)與高(gāo)效(xiào)利(lì)用這一先進(jìn)設備(bèi)，司金海(hǎi)教授與閆理賀教授(shòu)團隊決定在(zài)特(tè)定時(shí)段內，為校內(nèi)外(wài)用(yòng)戶(hù)提供免費的(dí)測樣(yàng)服務(wù)。作(zuò)為長(cháng)期以來的友好(hǎo)合作(zuò)夥(huǒ)伴，卓立漢光深感自豪(háo)並全力(lì)支持這一(yī)舉措(cuò)。我們(mén)誠邀(yāo)廣大科研(yán)工作者(zhě)把(bǎ)握此次(cì)難得(dé)的機會(huì)，通(tōng)過西(xī)安交(jiāo)通大學(xué)大型儀(yí)器設(shè)備(bèi)物聯共(gòng)享係統(tǒng)平台(tái)輕(qīng)鬆預約(yuē)測(cè)試，親(qīn)身體驗(yàn)這一(yī)*端(duān)技術的魅力。

我們相信，此(cǐ)次(cì)免費測(cè)樣服(fú)務不僅將為廣(guǎng)大(dà)科(kē)研(yán)者(zhě)帶來前所(suǒ)*有的(dí)研(yán)究體(tǐ)驗，更(gēng)將激(jī)發新的(dí)科研靈感，助(zhù)力科研成果的突破(pò)與(yǔ)轉化。

飛秒時(shí)間分辨瞬態吸(xī)收光譜顯微(wēi)測量(liáng)與(yǔ)成像(xiàng)係統

瞬(shùn)態吸收(shōu)和(hé)超快熒光(guāng)光譜(pǔ)技術已(yǐ)被廣泛(fàn)應(yīng)用於光物理和光(guāng)化學動(dòng)力學(xué)研究，為新材料及(jí)其(qí)器件設計(jì)提供(gōng)了(liǎo)參考依(yī)據(jù)。目前瞬(shùn)態吸(xī)收光譜技術時(shí)空(kōng)分辨(biàn)率(shuài)一(yī)般在(zài)百餘飛(fēi)秒(miǎo)和數(shù)微(wēi)米量級，無法用於(yú)觀測特(tè)定微區內或(huò)光激發(fā)百(bǎi)飛(fēi)秒內(nèi)發生的(dí)載流(liú)子動(dòng)力學過(guò)程。為(wéi)此(cǐ)，課題組(zǔ)提(tí)出(chū)研製(zhì)的(dí)超(chāo)高(gāo)時空分辨白光(guāng)泵(bèng)浦-探測(cè)瞬(shùn)態吸(xī)收(shōu)和(hé)超快熒光(guāng)光(guāng)譜顯微(wēi)成(chéng)像(xiàng)係(xì)統(tǒng)，可用於(yú)光電(diàn)功(gōng)能材料與器件中異質結界麵(miàn)等特定微區帶(dài)隙(xì)重整等(děng)超快(kuài)動(dòng)力學(xué)過程(chéng)研究，具有(yǒu)重(zhòng)要科(kē)學意義(yì)和(hé)應(yīng)用(yòng)價(jià)值(zhí)。該研究(jiū)獲(huò)2021年國家自然(rán)科學(xué)基金(jīn)重大科研(yán)儀器(qì)研製項目立項資助(zhù)。

課(kè)題組(zǔ)經(jīng)過多年潛心研究(jiū)，在穩定(dìng)超連續(xù)白(bái)光(guāng)探測(cè)光的(dí)產生(shēng)，啁啾超(chāo)連續(xù)白(bái)光(guāng)脈衝(chōng)壓縮(suō)，泵(bèng)浦光(guāng)與(yǔ)探(tàn)測光的(dí)極限聚焦(jiāo)匹配(pèi)的(dí)關鍵(jiàn)科(kē)學與技(jì)術(shù)問題(tí)研(yán)究(jiū)方(fāng)麵取得突(tū)破(pò)進展，為(wéi)儀器(qì)的(dí)時間-空間分(fēn)辨率和(hé)靈敏度等(děng)性(xìng)能(néng)指標的提(tí)升提(tí)供了保障。目(mù)前(qián)，瞬態(tài)吸收光譜(pǔ)測(cè)量的時間(jiān)和空間(jiān)分辨率分別優於(yú)為30fs和300nm，靈敏度優(yōu)於(yú)0.1mOD，各項(xiàng)核(hé)心技術指標處於國內(nèi)外同類儀器(qì)的(dí)*先水平(píng)。

圖1 飛(fēi)秒時(shí)間分辨瞬態吸收(shōu)光(guāng)譜(pǔ)顯微(wēi)測量係(xì)統(tǒng)硬件與(yǔ)測試(shì)軟(ruǎn)件(jiàn)

高(gāo)時-空分(fēn)辨(biàn)瞬態吸收光(guāng)譜(pǔ)測量(liáng)係(xì)統的應用(yòng)案(àn)例(lì)

課(kè)題組(zǔ)利用高時-空(kōng)分(fēn)辨微(wēi)區瞬態(tài)吸(xī)收光譜(pǔ)測(cè)試(shì)係統研究了鈣(gài)鈦礦單晶薄(báo)膜中的光生(shēng)載(zǎi)流(liú)子動力學(xué)。將(jiāng)飛秒(miǎo)時間分辨瞬態吸收與(yǔ)顯微成像技術相(xiāng)結(jié)合，成功探測到鈣鈦礦單晶薄(báo)膜不(bù)同(tóng)微區(qū)的瞬態吸收信(xìn)號。通(tōng)過對瞬態(tài)吸(xī)收光譜進(jìn)行全局(jú)擬(nǐ)合(hé)分析，探明了包括熱載(zǎi)流(liú)子冷(lěng)卻(què)，缺(quē)陷態捕(bǔ)獲和(hé)載(zǎi)流子復(fù)合等(děng)超(chāo)快動力學過程，並揭(jiē)示了(liǎo)邊界處由(yóu)濃度較高(gāo)的缺陷(xiàn)態引(yǐn)起(qǐ)的(dí)激發(fā)態吸(xī)收現(xiàn)象(xiàng)。（Journal of Materials Chemistry C, 11, 3736-3742 (2023). [封麵論(lùn)文(wén)]）

圖2 單晶(jīng)鈣鈦(tài)礦薄膜(mó)內部區域(yù)的(dí)瞬態(tài)吸收(shōu)光譜

利(lì)用高(gāo)時-空分(fēn)辨微區(qū)瞬(shùn)態(tài)吸收(shōu)光譜測試係統，研究了聚合物太陽能(néng)電池(chí)（Polymer Solar Cells, PSCs）中(zhōng)引(yǐn)入強(qiáng)偶(ǒu)極矩添加(jiā)劑(OFIB)對其(qí)活性層(céng)(PM6:L8BO)的(dí)形貌調控(kòng)，分(fēn)子(zǐ)堆(duī)積(jī)以及光(guāng)電(diàn)轉(zhuǎn)換(huàn)效率(shuài)的影響(xiǎng)及(jí)其(qí)光(guāng)物理機(jī)製。通過飛秒(miǎo)瞬(shùn)態吸(xī)收光(guāng)譜測量(liáng)探(tàn)明了OFIB添加(jiā)劑(jì)對活(huó)性層(céng)中(zhōng)光(guāng)生激子(zǐ)的擴散及(jí)復合(hé)行(háng)為的超快(kuài)動(dòng)力學過(guò)程的(dí)影響，通過奇異(yì)值分解和(hé)全(quán)局擬合(hé)得(dé)到(dào)體係中(zhōng)主要存在(zài)的三個光(guāng)物理過(guò)程：激子產(chǎn)生(EX)，電荷轉移(yí)態（CTS）以(yǐ)及電荷分(fēn)離(lí)態(tài)（CS）。與(yǔ)未使用添(tiān)加(jiā)劑(jì)調(tiáo)控的活(huó)性層相比，OFIB調(tiáo)控的聚(jù)合(hé)物(wù)活性(xìng)層中的光生激子(zǐ)具有(yǒu)更長(cháng)的(dí)電(diàn)荷(hé)轉(zhuǎn)移(yí)態壽命，復合幾率(shuài)減(jiǎn)小，有(yǒu)利於激(jī)子在給受(shòu)體界麵分(fēn)離，因此(cǐ)器件(jiàn)光(guāng)電(diàn)響(xiǎng)應過程中(zhōng)可(kě)產生(shēng)更高(gāo)的電(diàn)荷(hé)分(fēn)離態產(chǎn)率(shuài)和(hé)光電(diàn)轉換效率(shuài)。優化後(hòu)的器件表征結果證明(míng)，使用OFIB添加(jiā)劑處理的PSCs實現了18.38%的(dí)光(guāng)電(diàn)轉換效率(shuài)，相(xiāng)較於(yú)未使用添(tiān)加劑處(chǔ)理(lǐ)的(dí)器(qì)件性能(néng)顯著提升了(liǎo)17%。（ACS Applied Materials & Interfaces, 14(5), 6945-6957 (2022)；Advanced Functional Materials, 34, 2310312 (2023).）

圖3. 聚合物太陽(yáng)電(diàn)池(chí)材料PM6:L8BO和PM6:L8BO+OFIB薄膜的(dí)超(chāo)快(kuài)動(dòng)力學(xué)表(biǎo)征。

結(jié)合飛秒時間(jiān)門選通熒光顯(xiǎn)微成像係(xì)統，課題組*次(cì)觀測(cè)了(liǎo)微(wēi)盤(pán)激光的時空(kōng)演化過程，揭示了(liǎo)器(qì)件(jiàn)受激發射(shè)過程中光(guāng)生載流子對(duì)其(qí)增益光(guāng)譜(pǔ)，諧振模式等特(tè)性的(dí)影(yǐng)響(xiǎng)機製，探明了(liǎo)激射超快(kuài)過程的(dí)空間分(fēn)布(bù)規律，發現(xiàn)了(liǎo)由(yóu)於微腔側壁(bì)結構缺陷(xiàn)導(dǎo)致的不(bù)同(tóng)位(wèi)置處(chǔ)激(jī)射動(dòng)力(lì)學(xué)的(dí)差(chà)異，進一(yī)步(bù)提(tí)出(chū)通過構建(jiàn)2D/3D復(fù)合材(cái)料體係調(tiáo)控(kòng)熱載(zǎi)流(liú)子(zǐ)弛(chí)豫過(guò)程壓(yā)縮激(jī)光(guāng)綫寬(kuān)的(dí)策(cè)略。（Laser & Photonics Reviews, 2300533 (2023)；Advanced Optical Materials,12, 2400189 (2024).）

圖4. 鈣鈦礦單晶(jīng)微(wēi)腔激射動力學研究(jiū)

儀(yí)器(qì)推廣與合作

目前該(gāi)儀(yí)器(qì)樣(yàng)機已在納(nà)入西(xī)安(ān)交(jiāo)通(tōng)大(dà)學(xué)大型儀器設備物(wù)聯(lián)共享(xiǎng)係統(tǒng)，校內外(wài)用(yòng)戶(hù)可(kě)通(tōng)過(guò)平台(tái)預(yù)約測試(shì)，目(mù)前已為(wéi)校內(nèi)和十(shí)餘家(jiā)校外單(dān)位提供(gōng)測試服(fú)務，合作研究(jiū)成(chéng)果相繼在(zài)Advanced Materials，Angewandte Chemie等頂級(jí)期刊(kān)發表(biǎo)高(gāo)水(shuǐ)平學(xué)術論文。

圖5 西(xī)安(ān)交(jiāo)通(tōng)大(dà)學(xué)大型儀器設備物(wù)聯(lián)共(gòng)享係統(tǒng)

西安(ān)交通大學(xué)飛秒激光與超快光子技術(shù)科研(yán)團隊(duì)

閆理賀(hè)教授來自西安交通大學電子科(kē)學與工程學(xué)院司金(jīn)海教授團(tuán)隊(duì)，課(kè)題組(zǔ)多年(nián)來致(zhì)力於超(chāo)快(kuài)非綫性光學(xué)與(yǔ)超快(kuài)光子技術，飛秒激光(guāng)微(wēi)納加(jiā)工技術(shù)等方麵(miàn)研究。閆(yán)理(lǐ)賀(hè)教(jiào)授主(zhǔ)要從事超高時-空分(fēn)辨(biàn)瞬(shùn)態光(guāng)譜技(jì)術(shù)，光(guāng)電功能材料(liào)超快(kuài)光物(wù)理(lǐ)響應機製研(yán)究等工(gōng)作，致(zhì)力(lì)於(yú)開(kāi)發(fā)兼具(jù)有(yǒu)高(gāo)時(shí)-空分(fēn)辨率和高靈敏度的瞬態吸收(shōu)光譜測量係(xì)統，並探索相(xiāng)關科(kē)研儀(yí)器在(zài)光電功能材料(liào)與(yǔ)器(qì)件研究(jiū)中(zhōng)推廣和應用，以(yǐ)第一/通(tōng)訊(xùn)作者(zhě)身(shēn)份先後在(zài)Advanced Functional Materials，Laser & Photonics Reviews，Applied Physics Letters，Optics Letters，Optics Express 等(děng)學術(shù)期刊(kān)發表(biǎo)SCI論(lùn)文(wén)60餘(yú)篇。

圖(tú) 西安交通大學司金海教授團隊(duì)實驗(yàn)室(shì)平台建設