Une chercheuse vient de synthétiser un nouveau matériau pour cellules solaires. Il émet de la lumière quand on l’éclaire, c’est bon signe, mais combien de temps ses porteurs de charge survivent-ils avant de se recombiner ? Pour le savoir, il lui faudrait jongler entre plusieurs montages. Solira, la nouvelle plateforme de microscopie de PicoQuant présentée en France par son distributeur Opton Laser International, promet de réunir ces mesures sous un même toit.

Trois regards sur un même échantillon

Solira est un microscope de photoluminescence résolue en temps, ou TRPL. Mais il ne s’arrête pas là : il combine la photoluminescence classique (PL), l’imagerie TRPL et l’imagerie de diffusion des porteurs. Trois façons d’observer comment les porteurs de charge se déplacent, se recombinent et émettent de la lumière.
Les applications vont de l’étude fondamentale des matériaux à la caractérisation de dispositifs bien concrets, comme les cellules solaires ou les LED. Et comme chaque projet a ses exigences, l’architecture est configurable : excitation et détection s’adaptent au matériau et au phénomène étudiés.

Douze yeux du visible au proche infrarouge

Côté détection, la plateforme peut accueillir jusqu’à 12 canaux, qui couvrent le spectre de 400 à 1550 nm. Pourquoi tant de canaux ? Pour traquer les signaux les plus discrets : matériaux à faible rendement quantique, émetteurs uniques ou lumière de très faible intensité.
Monter jusqu’à 1550 nm permet en outre de sortir du visible pour explorer le proche infrarouge, et donc d’élargir encore le choix des matériaux et dispositifs observables.

Un chronomètre à la picoseconde

Le cœur du système, c’est la mesure du temps. Solira embarque les technologies de comptage de photons uniques corrélé en temps (TCSPC) et de marquage temporel de PicoQuant. Résultat : une résolution temporelle à l’échelle de la picoseconde, de quoi suivre des phénomènes ultrarapides.
Notre chercheuse peut ainsi observer la dynamique des porteurs, les différentes voies de recombinaison et d’autres processus photophysiques à l’œuvre dans son matériau. Exactement les réponses qu’elle cherchait.

Huit lasers pour exciter la matière

Pour éclairer l’échantillon, Solira peut accueillir jusqu’à huit canaux laser, de 355 à 1064 nm, de l’ultraviolet proche à l’infrarouge. Cette palette permet d’adapter l’excitation à chaque semi-conducteur, nanomatériau ou composant optoélectronique.
Elle autorise aussi des mesures de photoluminescence en fonction de la longueur d’onde d’excitation. En somme, PicoQuant rassemble avec Solira plusieurs techniques de caractérisation optique et temporelle dans un seul instrument, avec des configurations d’excitation et de détection à la carte. En France, c’est Opton Laser, installé aux Ulis, qui le propose. Fondé en 1990, ce distributeur spécialisé en photonique couvre aussi bien les lasers que la spectroscopie et le micro-positionnement, et accompagne ses clients avec un service applicatif en France et en Suisse romande.

Vous vous intéressez aux matériaux pour le photovoltaïque ou les LED ? Solira montre qu’en optique, mesurer le temps à la picoseconde est souvent la clé pour comprendre ce qui se passe vraiment dans la matière.

Opton Laser International | PicoQuant