FTPS

La spectroscopie de photocourant par transformée de Fourier (FTPS pour Fourier Transform Photocurrent Spectroscopy) a été proposée par Poruba et al. [1, 2] au début des années 2000 en remplacement de la technique de photocourant constant (CPM pour Constant Photocurrent Method) [3]. Dans la technique CPM on éclaire l’espace entre les contacts déposés sur un film mince de matériau à l’aide de photons dont l’énergie est inférieure à la bande interdite du matériau et on ajuste le flux lumineux afin de maintenir le photocourant constant pour toutes les longueurs d’onde. On peut montrer que dans ce cas le coefficient d’absorption α du matériau doit être inversement proportionnel au flux lumineux. En répétant l’expérience pour plusieurs longueurs d’onde on enregistre un spectre d’absorption dans une région de faible énergie des photons, ce qui est impossible avec un spectromètre UV-visible.

On peut également montrer que cette absorption ‘sous le gap’ est liée à des états localisés dans la bande interdite ce qui fait de la CPM une excellente technique d’investigation de la qualité électronique d’un semi-conducteur. 

Les avantages de la FTPS sont qu’elle réalise la même investigation que la CPM dans un temps beaucoup plus court (quelques secondes au lieu de quelques heures) avec une bien meilleure résolution. L’inconvénient des deux techniques est qu’elles ne donnent que les variations relatives de α avec l’énergie des photons. L’obtention d’une valeur absolue de α nécessite donc des mesures de calibration dans une région d’énergie de photons où la mesure de α par transmission-réflexion est possible.

La figure 1, ci-dessous, montre un spectre d’absorption FTPS (ligne rouge) calibré par un spectre d’absorption (α optic, ligne bleue) obtenu par des mesures optiques. L’échantillon est un film de pérovskite triple-cation, MaFaCs, avec 5 % de Cs et 10 % d’excès de PbI2 préparé à l’Institut Photovoltaïque d’Ile de France (IPVF, Palaiseau, France). On observe que dans la région des énergies intra-gap (~ 1.5 eV – 1 eV) la technique FTPS est beaucoup plus sensible que les mesures optiques ‘classiques’.

 

 

Références

[1] A. Poruba, M. Vaněček, J. Rosa, L. Feitknecht, N. Wyrsch, J. Meier, A. Shah, T. Repmann, B. Rech, Proceedings of the 17th European Photovoltaic Solar Energy Conference, 2981 (2001).
[2] M. Vaněček, A. Poruba, Appl. Phys.Lett. 80, 719 (2002).
[3] M. Vaněček, J. Kočka, J. Stuchlík, A. Tříska, Solid State Comm. 39, 1199 (1981).