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一看就懂,詳解絕對量子產率測量步驟!

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Step 1. 架設激發光源

Step 1. 激發光源架設(本篇以405 nm雷射為例):激發光源利用光纖耦合接上光纖,連接至積分球。

PL, PLQY, Enlitech, Laser Light Source, Optical Fiber

圖一:左圖為一個 405 nm 雷射光源,帶光纖耦合套件,激發光可以透過光纖導出。右圖則是量測 (Photoluminescence Quantum Yield, PLQY) 所使用的積分球,側邊安裝光學模組可以連接光纖,並將激發光導入積分球內。

Step 2. 準備測試樣品與空白對照組

Step 2. 準備測試樣品與空白對照組準備要量測光致發光量子產率 (Photoluminescence Quantum Yield, PLQY) 的測試樣品及空白對照,比如塗佈薄膜的樣品,其空白對照就是未塗佈薄膜的玻璃基板。

PL, PLQY, Enlitech, Blank, Sample

圖二:右圖的Sample是待量測光致發光量子產率(Photoluminescence Quantum Yield, PLQY)的薄膜樣品,左圖的Blank是對照於右圖樣品,為塗佈薄膜的玻璃基板。

Step 3. 將測試樣品與空白對照組置入積分球

Step 3.將測試樣品與空白對照組置入積分球:分別將空白對照與要量測光致發光量子產率 (Photoluminescence Quantum Yield, PLQY) 的樣品放入積分球內,注意要垂直放入以避免樣品掉出,樣品架放入的方向也需要注意,將反射鏡的方向對準激發光入射的方向。

PL, PLQY, Enlitech, Integrating sphere, Blank, Sample

圖三:PL 樣品架的方式是由積分球上方放入,將樣品放入樣品架的凹槽中,並將反射鏡與樣品朝左方 (激發光入射方向) 擺入。

Step 4. 設定PLQY量測系統的激發光源強度與光譜儀積分時間

Step 4. 調整量測條件:首先,激發光光強可以照測試需求進行調整,可利用滑鼠移動輸出調整桿,或直接輸入需要的功率,100%表示全功輸出,依此類推。第二步是調整光譜儀量測時間,需要配合上一步激發光強的條件進行調整,提高積分時間可使光譜訊號可以有很高的訊噪比 (100:1以上會是比較好的),也不能設定太長,太長的時間除了影響測試時間外,也可能會因為訊號太強導致光譜數值飽和,數據失真。

PL, PLQY, Software, Power adjustment for excitation light source, Enlitech

圖四:量測軟體上用來調整激發光功率輸出、訊號讀取以及進行初步測試的介面。

其中Power控制激發光的輸出功率,可手動輸入或用拉桿調整。SPM的Int_Time則是可以輸入光譜儀的積分量測時間,最後在點擊上方Pre Test按鈕來量測光譜,以檢視設定的條件是否合適。

Step 5. 開始光譜量測

Step 5. 開始光譜量測分別量測空白對照與樣品的螢光光譜,藍色光譜為空白對照光譜,而綠色則是要量測光致發光量子產率(Photoluminescence Quantum Yield, PLQY)的樣品光譜,由於有光致發光(Photoluminescence, PL),因此可以看到在激發光波長範圍內,樣品的光譜低於空白對照,表示部分激發光已被樣品吸收,然後在螢光的波長範圍,可以看到樣品的螢光光譜出現,而原本的空白對照則是沒有的。

PL, PLQY, Enlitech, Software, PQLY Calculation

圖五:光致發光量子產率 (Photoluminescence Quantum Yield, PLQY) 的量測軟體畫面。

左邊對應的功能分別是 (A) Blank空白對照量測, (B) 樣品量測, (C) 計算光致發光量子產率(Photoluminescence Quantum Yield, PLQY)。中央的光譜顯示圖中,藍色光譜為空白對照光譜,而綠色則是要量測光致發光量子產率 (Photoluminescence Quantum Yield, PLQY) 的樣品光譜。黑色虛線為選擇的激發光計算範圍,橘色虛線為選擇的螢光計算範圍。

Step 6.選擇計算PLQY所需光譜範圍,一鍵可得

Step 6.選擇計算PLQY所需光譜範圍,一鍵可得:分別選擇要計算的激發光波長範圍與螢光波長範圍後,按下計算功能,便可計算出光致發光量子產率 (Photoluminescence Quantum Yield, PLQY)。

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