半導体の電荷キャリアダイナミクスは、それぞれのデバイスの構成と機能によって決定されます。また半導体光物理学におけるこれらのパラメータは、ウェハ材料の性質と品質を直接反映するもので、理解することは非常に重要です。これらシステムの特性を明らかにするには、光励起された電子と正孔の拡散長を、正確かつ効率的に測定することが不可欠です。この拡散長の決定に、時間分解フォトルミネッセンス消光実験が有効です。
 
特定のクラスの半導体の場合、特徴的な電荷キャリアの寿命は、関係する材料と界面の性質と寸法に大きく依存します。さらに、増感剤の表面効果、不動態化、エネルギー伝達効率、ならびにドーパント、不純物、および欠陥部位の存在も、観察される寿命に大きな変動をもたらす可能性があります。
 
半導体のフォトルミネッセンス挙動は、電荷キャリアダイナミクスを直接モニタするものです。すなわち時間相関単一光子計数（TCSPC）による時間分解フォトルミネッセンス（TRPL）は、電荷キャリアダイナミクスに影響を与える現象の分析に好適で、特定のシステム内で発生する現象を最短サブナノ秒の時間スケールで直接分析できます。

半導体電荷キャリアダイナミクス研究のための時間分解光測定セットアップ

半導体の高速電荷キャリアダイナミクスの研究には、さまざまなタイプのセットアップがあります。セットアップは、スペクトロメータ、共焦点顕微鏡、またはスペクトロメータと顕微鏡両方の組み合わせという3つの大きなカテゴリに分類できます。
 
一般的に測定は、パルス光源で半導体を励起することからスタートします。放出された信号は、フィルタやモノクロメータで励起光と分離され、単一光子検出器によって収集された後、時間相関単一光子計数（TCSPC）ユニットで処理されます。
 
前述のセットアップタイプの主な違いは、収集可能な付加的情報にあります。良好なモノクロメータを使用した場合、スペクトロメータであればより高いスペクトル分解能を、顕微鏡は優れた空間分解能を提供します。両方を結合したシステムでは、サンプルから時間、スペクトル、および空間情報を収集して、両デバイスの測定において高い性能を得ることができます。
 
半導体ダイナミクスの研究に適したセットアップを構成する主要なコンポーネントは以下の通りです。（「関連情報」タブで、半導体材料研究の推奨システムやコンポーネントをご紹介しています。）
 

• パルス励起源（ダイオードレーザー、LED、多光子励起システム）
• 発光シグナルを励起光から分離する手段（モノクロメータまたはフィルタ）
• 単一光子検出器
• ライフタイムデータを処理するTCSPCユニット