Description

PD-RS by OptiFlame
The Best Tool for Carrier Characterization

The PD-RS system is designed for the inspection and analysis of the response behavior in the optoelectronic conversion process of photodetectors or photovoltaic devices.

By using a monochromatic (single-wavelength) light source, the system applies continuous pulses or periodic modulation of light intensity to illuminate the optoelectronic device, generating photo-generated current or voltage signals. These signals are then detected and analyzed in the frequency or time domain, yielding important parameters of the optoelectronic conversion process.

The system includes frequency response, rise/fall time, linear dynamic range (LDR), transient photovoltage (TPV), transient photocurrent (TPC), and other evaluation parameters related to the optoelectronic conversion capability.

It enables understanding of the internal structure and carrier dynamics of optoelectronic devices, the relationship between internal material composition and device structure, and carrier dynamics. It serves as a reference for evaluating and improving the characteristics and performance of optoelectronic devices.

Application

Application
OPD, Organic Photodiode	QDPD, Quantum Dots Photodiode
PPD, Perovskite Photodiode	New generation material photodetector

Testable items

Item
Rise time / Fall time Testing	Frequency response measurement
Light intensity linearity testing (6 decades)	Frequency-Noise Current Frequency-noise current plot

System Design

設備規格
頻域響應特徵測量模組	雷射模組系統波長可選配 (405nm, 520nm, 633nm, 940nm) 上升時間 < 5ns; 下降時間 < 5ns; 可調制頻率: 10~80MHz (依波長而不同)。雷射光導引與光束耦合部件
光電流訊號擷取裝置最大測量帶寬: 350MHz (-3dB) 時間解析(Rise time): <1.15 ns 紀錄長度: 25k 取樣率5GSa/s 前端輸入雜訊< 4nV/Hz^1/2 量測電壓範圍: 2mV/div~ 5V/div 時間範圍: 1 ns/div and 100 s/div 具任意波形產生器最高調制頻率15MHz 基本波形輸出: 正弦波、方波、脈衝波、斜波、DC 波形輸出電壓20mVpp~5Vpp (HighZ)，14bits分辨率
C-IPC控制器	工業電腦( 含螢幕、鍵盤滑鼠)

設備規格

頻域響應特徵測量模組

雷射模組系統波長可選配 (405nm, 520nm, 633nm, 940nm)

上升時間 < 5ns;
下降時間 < 5ns;
可調制頻率: 10~80MHz (依波長而不同)。
雷射光導引與光束耦合部件

光電流訊號擷取裝置

最大測量帶寬: 350MHz (-3dB)
時間解析(Rise time): <1.15 ns
紀錄長度: 25k
取樣率5GSa/s
前端輸入雜訊< 4nV/Hz^1/2
量測電壓範圍: 2mV/div~ 5V/div
時間範圍: 1 ns/div and 100 s/div
具任意波形產生器
最高調制頻率15MHz
基本波形輸出: 正弦波、方波、脈衝波、斜波、DC
波形輸出電壓20mVpp~5Vpp (HighZ)，14bits分辨率

C-IPC控制器

工業電腦( 含螢幕、鍵盤滑鼠)

Software function

在全新的軟體平臺SW-XQE上，具有便捷的擴展性：可測試標準EQE外，更可整合多種SMU的控制，並檢測IV曲線。同時具備各種分析功能，如D*、NEP、頻率雜訊圖。

測量軟體功能	雷射光調變控制
	頻率響應測量與分析
	截止頻率(Cut Frequency)計算分析 Rise/ Fall time測量與分析
	Dark IV量測, J0分析

Optional items

可選配	選配內容
高動態光強變化光學調變模組	5級變化多組光學衰減濾片 7級變化多組光學衰減濾片 (擇一選配，才可與高精度電壓源電流源傅立葉轉換(FFT)量測模組進行光強線性檢測)
高精度電壓源電流源傅立葉轉換(FFT)量測模組	電流解析度達1E-14安培量測解析度具±200V電壓源擁有> 4,500 reads/s, 具FTM 快速傅利葉轉換套件 (Co-axial接頭)，並可提供FFT分析 Noise-current frequency可達20kHz
載台	XYZ軸位移平台
遮罩暗箱	防雜光遮罩暗箱
機櫃	一體式雙層機櫃
可調制雷射	雷射波長405nm 可受調制最大頻率80MHz 最大光功率輸出: 100mW (光纖前) 雷射波長520nm 可受調制最大頻率40MHz 最大光功率輸出:30mW (光纖前) 雷射波長633nm 可受調制最大頻率10MHz 最大光功率輸出:30mW (光纖前) 雷射波長940nm 可受調制最大頻率40MHz 最大光功率輸出:50mW (光纖前)
可偏壓裝置模組	偏壓範圍: ±5V 輸入雜訊< 10fA/Hz^1/2 (最高靈敏度下) 偏壓模組下最大帶寬1MHz (最低靈敏度下)；最高靈敏度10^-12A/V (最低帶寬下) 若需要測偏壓下的頻率響應(-3dB)量測，建議升級加選此選配

Empirical evidence

Cs₂Pb(SCN)₂Br₂ 單晶光電器件性能表徵

2021年 Advanced Materials 期刊報導了第一種無機陽離子擬鹵化物二維相鈣鈦礦單晶Cs₂Pb(SCN)₂Br₂。

作者使用PD-RS系統對單晶光電器件進行多種的光電轉換回應行為進行檢查與分析。其中包含：

變光強 IV 曲線測試、
變光強光電流與回應度變化測試、
定電壓下光電轉換爬升與下降時間測試、
恒定光強脈衝光的時間相關光電流回應測試。
TPC/TPV 瞬態光電流/光電壓測試

恆定光強脈衝光的光電流時間回應

PD-RS 系統具備高速調製能力的雷射器 (爬升/下降時間< 5ns)，在恆定光強脈衝光條件下，

可以對器件進行光電流時間回應測試，並且分析光電器件的爬升/下降時間的分析，

以瞭解光電器件最快的時間回應極限特徵。

變光強光電流與回應度變化測試 (LDR)

　　PD-RS 具備 120 dB 光強動態範圍測試能力。在軟體自動化的測試光電流的變化，繪製出待測器件的線性動態範圍響應圖 (LDR, Linearity Dynamic Range)。LDR 試評估光電器件特性的一項重要指標。由光電流與光強的測試可以得到回應度 (mA/W) 變化，是常用於表徵光電器件優劣的參數。

-3 dB 頻率響應測試

PD-RS 具備高速調製能力的雷射器。

系統可自動調變輸出光束的調製頻率，並進行光電流的偵測，同時繪製頻率回應圖並分析-3 dB 頻率特性。

-3 dB 點指的是當光源調製頻率上升，器件回應跟不上光源的開關變化，出現回應光電流隨之下降的情況，達到 -3 dB 的強度時，作為標記性能的頻率。

TPC/TPV 瞬態光電流/光電壓測試

TPC/TPV 是一種常用於薄膜光電器件的檢查技術，可以研究器件中的載流子傳輸與複合的物理行為。

PD-RS 的光源具備高速的爬升與下降時間 (< 5 ns)，可以進行瞬態光電流 (TPC) 與瞬態光電壓 (TPV) 的測試。

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PD RS Intro 22 Hant

Linearity of light intensity inspection and analysis	Selectable laser module system wavelengths	Frequency response check and analysis
TPC/TPVInspection and analysis	Laser light modulation control	Cut frequency calculation and analysis
Rise/ Fall timeInspection and analysis	High dynamic range optical modulation module capable of automatic modulation over 6 orders of magnitude of intensity	頻率回應檢查 0~40MHz

PD-RS system from PhotonFire can perform