在科研探索的征途中更加廣闊，北京卓立漢光儀器有限公司深感榮幸能與西安交通大學電子科學與工程學院司金海教授及閆理賀教授團隊并肩前行。經(jīng)過他們多年的潛心鉆研講故事，團隊在穩(wěn)定超連續(xù)白光探測光產(chǎn)生保持穩定、啁啾脈沖壓縮以及微區(qū)弱信號高靈敏度檢測等關(guān)鍵領(lǐng)域取得了令人矚目的突破，并成功研發(fā)出飛秒時間分辨瞬態(tài)吸收光譜顯微測量系統(tǒng)面向，這一成就不僅標志著我國在該領(lǐng)域的技術(shù)*先支撐作用，更為科研界注入了新的活力。為了回饋科研界的支持與厚愛建設項目，并助力更多科研工作者深入了解與高效利用這一先進設(shè)備最為突出，司金海教授與閆理賀教授團隊決定在特定時段內(nèi)，為校內(nèi)外用戶提供免費的測樣服務(wù)相結合。作為長期以來的友好合作伙伴高效化，卓立漢光深感自豪并全力支持這一舉措。我們誠邀廣大科研工作者把握此次難得的機會為產業發展，通過西安交通大學大型儀器設(shè)備物聯(lián)共享系統(tǒng)平臺輕松預(yù)約測試範圍和領域，親身體驗這一*端技術(shù)的魅力有所增加。
我們相信，此次免費測樣服務(wù)不僅將為廣大科研者帶來前所*有的研究體驗更高要求，更將激發(fā)新的科研靈感越來越重要的位置，助力科研成果的突破與轉(zhuǎn)化。
飛秒時間分辨瞬態(tài)吸收光譜顯微測量與成像系統(tǒng)
瞬態(tài)吸收和超快熒光光譜技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于光物理和光化學動力學研究學習，為新材料及其器件設(shè)計提供了參考依據(jù)結構重塑。目前瞬態(tài)吸收光譜技術(shù)時空分辨率一般在百余飛秒和數(shù)微米量級，無法用于觀測特定微區(qū)內(nèi)或光激發(fā)百飛秒內(nèi)發(fā)生的載流子動力學過程應用優勢。為此高質量發展，課題組提出研制的超高時空分辨白光泵浦-探測瞬態(tài)吸收和超快熒光光譜顯微成像系統(tǒng)，可用于光電功能材料與器件中異質(zhì)結(jié)界面等特定微區(qū)帶隙重整等超快動力學過程研究高效節能，具有重要科學意義和應(yīng)用價值影響力範圍。該研究獲2021年國家自然科學基金重大科研儀器研制項目立項資助。
課題組經(jīng)過多年潛心研究新創新即將到來，在穩(wěn)定超連續(xù)白光探測光的產(chǎn)生邁出了重要的一步、啁啾超連續(xù)白光脈沖壓縮、泵浦光與探測光的極限聚焦匹配的關(guān)鍵科學與技術(shù)問題研究方面取得突破進展設施，為儀器的時間-空間分辨率和靈敏度等性能指標的提升提供了保障需求。目前，瞬態(tài)吸收光譜測量的時間和空間分辨率分別優(yōu)于為30fs和300nm組合運用、靈敏度優(yōu)于0.1mOD更讓我明白了，各項核心技術(shù)指標處于國內(nèi)外同類儀器的*先水平。
圖1 飛秒時間分辨瞬態(tài)吸收光譜顯微測量系統(tǒng)硬件與測試軟件
高時-空分辨瞬態(tài)吸收光譜測量系統(tǒng)的應(yīng)用案例
課題組利用高時-空分辨微區(qū)瞬態(tài)吸收光譜測試系統(tǒng)研究了鈣鈦礦單晶薄膜中的光生載流子動力學脫穎而出。將飛秒時間分辨瞬態(tài)吸收與顯微成像技術(shù)相結(jié)合拓展應用，成功探測到鈣鈦礦單晶薄膜不同微區(qū)的瞬態(tài)吸收信號。通過對瞬態(tài)吸收光譜進行全局擬合分析結構，探明了包括熱載流子冷卻管理、缺陷態(tài)捕獲和載流子復合等超快動力學過程，并揭示了邊界處由濃度較高的缺陷態(tài)引起的激發(fā)態(tài)吸收現(xiàn)象能力建設。（Journal of Materials Chemistry C, 11, 3736-3742 (2023). [封面論文]）
圖2 單晶鈣鈦礦薄膜內(nèi)部區(qū)域的瞬態(tài)吸收光譜
利用高時-空分辨微區(qū)瞬態(tài)吸收光譜測試系統(tǒng)模樣，研究了聚合物太陽能電池（Polymer Solar Cells, PSCs）中引入強偶極矩添加劑(OFIB)對其活性層(PM6:L8BO)的形貌調(diào)控、分子堆積以及光電轉(zhuǎn)換效率的影響及其光物理機制建立和完善。通過飛秒瞬態(tài)吸收光譜測量探明了OFIB添加劑對活性層中光生激子的擴散及復合行為的超快動力學過程的影響提供了遵循，通過奇異值分解和全局擬合得到體系中主要存在的三個光物理過程：激子產(chǎn)生(EX)，電荷轉(zhuǎn)移態(tài)（CTS）以及電荷分離態(tài)（CS）大型。與未使用添加劑調(diào)控的活性層相比服務效率，OFIB調(diào)控的聚合物活性層中的光生激子具有更長的電荷轉(zhuǎn)移態(tài)壽命，復合幾率減小重要意義，有利于激子在給受體界面分離統籌發展，因此器件光電響應(yīng)過程中可產(chǎn)生更高的電荷分離態(tài)產(chǎn)率和光電轉(zhuǎn)換效率深化涉外。優(yōu)化后的器件表征結(jié)果證明，使用OFIB添加劑處理的PSCs實現(xiàn)了18.38%的光電轉(zhuǎn)換效率生產製造，相較于未使用添加劑處理的器件性能顯著提升了17%開展試點。（ACS Applied Materials & Interfaces, 14(5), 6945-6957 (2022)；Advanced Functional Materials, 34, 2310312 (2023).）
圖3. 聚合物太陽電池材料PM6:L8BO和PM6:L8BO+OFIB薄膜的超快動力學表征共同。
結(jié)合飛秒時間門選通熒光顯微成像系統(tǒng)推進一步，課題組*次觀測了微盤激光的時空演化過程，揭示了器件受激發(fā)射過程中光生載流子對其增益光譜簡單化、諧振模式等特性的影響機制力度，探明了激射超快過程的空間分布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了由于微腔側(cè)壁結(jié)構(gòu)缺陷導致的不同位置處激射動力學的差異系統性，進一步提出通過構(gòu)建2D/3D復合材料體系調(diào)控熱載流子弛豫過程壓縮激光線寬的策略勇探新路。（Laser & Photonics Reviews, 2300533 (2023)；Advanced Optical Materials,12, 2400189 (2024).）
圖4. 鈣鈦礦單晶微腔激射動力學研究
儀器推廣與合作
目前該儀器樣機已在納入西安交通大學大型儀器設(shè)備物聯(lián)共享系統(tǒng)傳遞，校內(nèi)外用戶可通過平臺預(yù)約測試試驗，目前已為校內(nèi)和十余家校外單位提供測試服務(wù)，合作研究成果相繼在Advanced Materials開展攻關合作、Angewandte Chemie等頂級期刊發(fā)表高水平學術(shù)論文結構不合理。
圖5 西安交通大學大型儀器設(shè)備物聯(lián)共享系統(tǒng)
西安交通大學飛秒激光與超快光子技術(shù)科研團隊
閆理賀教授來自西安交通大學電子科學與工程學院司金海教授團隊，課題組多年來致力于超快非線性光學與超快光子技術(shù)逐步改善、飛秒激光微納加工技術(shù)等方面研究銘記囑托。閆理賀教授主要從事超高時-空分辨瞬態(tài)光譜技術(shù)、光電功能材料超快光物理響應(yīng)機制研究等工作自動化裝置，致力于開發(fā)兼具有高時-空分辨率和高靈敏度的瞬態(tài)吸收光譜測量系統(tǒng)，并探索相關(guān)科研儀器在光電功能材料與器件研究中推廣和應(yīng)用應用前景，以第一/通訊作者身份先后在Advanced Functional Materials有很大提升空間、Laser & Photonics Reviews、Applied Physics Letters首次、Optics Letters可能性更大、Optics Express 等學術(shù)期刊發(fā)表SCI論文60余篇。
圖 西安交通大學司金海教授團隊實驗室平臺建設(shè)
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