CN114002157A - 一种二维半导体材料载流子寿命的测量装置和测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种二维半导体材料载流子寿命的测量装置和测量方法，装置包括：激光器用于产生激光；分束镜设置在激光器后端，激光器产生的激光经由分束镜后得到第一激光和第二激光；泵浦光调节部接收第一激光并将第一激光调制为测量所需的泵浦光，并将调制后的泵浦光输出到样品上；探测光调节部接收第二激光并将第二激光调制为测量所需的探测光，并将调制后的探测光输出到样品上；光电探测器，光电探测器设置在样品反射光的路径上以探测经过样品反射后光的强弱变化，光探测器配置为将探测到的光信号的强弱变化转换成电信号的强弱变化并记录数据。通过使用本发明的方案，能够有效的测量大小为微米量级的二维半导体材料的载流子寿命。

Description

一种二维半导体材料载流子寿命的测量装置和测量方法

技术领域

本发明涉及计算机领域，并且更具体地涉及一种二维半导体材料载流子寿命的测量装置和测量方法。

背景技术

二维材料是纳米材料领域重要的一部分，二维材料是对一类材料的统称，指的只有一个或几个原子层厚的薄膜材料。人们一直认为厚度小至原子尺寸的薄膜被认定在热力学上是不稳定的，所以是不可能存在的，直到2004年，来自于英国曼彻斯特大学的两位著名物理学家K.S.Novoselov和A.K.Geim，他们两个使用透明胶带来不停剥离石墨，成功剥离出了单层结构的石墨烯，才证明了二维材料的存在，从此对二维材料的科学研究才逐渐开始引起人们的广泛关注。二维材料包含绝缘体、半导体、导体、超导体等不同种类，对各种二维材料性质的研究促进了科技的发展，其中载流子寿命是二维半导体材料一个重要的性质。

载流子寿命是指在热平衡条件下，半导体中电子不断地由价带激发到导带，产生电子空穴对，与此同时，它们又不停地因复合而消失。平衡时，电子与空穴的产生率等于复合率，从而使半导体中载流子的密度维持恒定。载流子间的复合使载流子逐渐消失，这种载流子平均存在的时间，就称之为载流子寿命。发生在激发之后的能量弛豫和载流子复合的过程之所以受到人们的重视，原因是多种多样的。例如，我们必须知道载流子可以存在多久，以便于我们利用它们去携带信息或传递能量。另外，由于载流子在参与一项操作之前，必须先消失，因此载流子的寿命也限制了光电子器件的运行速度。所以可以得到这样的一个结论，就是载流子寿命的研究对于发展新的、更有效的器件起到了至关重要的作用。

目前测量半导体材料载流子寿命的方法有很多种，测量的原理也各不相同，测试的装置也各不相同。但目前的方法只能去测量一些尺寸较大的材料，像很多单层或少层的二维材料只有几微米大小，这些方法无法测量大小为微米量级的材料。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种二维半导体材料载流子寿命的测量装置和测量方法，通过使用本发明的技术方案，能够有效的测量大小为微米量级的二维半导体材料的载流子寿命。

基于上述目的，本发明的实施例的一个方面提供了一种二维半导体材料载流子寿命的测量装置，包括：

激光器，激光器用于产生激光；

分束镜，分束镜设置在激光器后端，激光器产生的激光经由分束镜后得到第一激光和第二激光；

泵浦光调制部，泵浦光调节部接收第一激光并将第一激光调制为测量所需的泵浦光，并将调制后的泵浦光输出到样品上；

探测光调制部，探测光调节部接收第二激光并将第二激光调制为测量所需的探测光，并将调制后的探测光输出到样品上；

光电探测器，光电探测器设置在样品反射光的路径上以探测经过样品反射后光的强弱变化，光探测器配置为将探测到的光信号的强弱变化转换成电信号的强弱变化并记录数据。

根据本发明的一个实施例，泵浦光调制部包括第一斩波器和第一分束镜，第一激光经由第一斩波器将第一激光的强度调节到2KHZ，调节后的第一激光经由第一分束镜反射到样品上。

根据本发明的一个实施例，泵浦光调制部还包括BBO晶体，BBO晶体设置在分束镜和斩波器之间，第一激光经由BBO晶体后输出波长为410nm的脉冲激光。

根据本发明的一个实施例，探测光调制部包括光学参量振荡器、电动导轨、回射镜、第二斩波器和第二分束镜，所述回射镜固定设置在所述电动导轨上，所述第二激光经由光学参量振荡器转换为两个不同频率的激光，转换后的所述第二激光经由所述回射镜后输入到所述第二斩波器中，所述第二激光经由所述第二斩波器将所述第二激光的强度调节到2KHZ，调节后的所述第二激光经由所述第二分束镜反射到所述样品上。

根据本发明的一个实施例，还包括：

物镜，物镜设置在样品前，泵浦光调制部和探测光调制部调制后的光经由物镜聚焦到样品上。

根据本发明的一个实施例，还包括：

辅助观测部，辅助观测部包括相机、透镜和反射镜，样品反射后的光经由反射镜反射并通过透镜后传输到相机中用来辅助观察样品的情况。

根据本发明的一个实施例，还包括：

锁相装置，锁相装置中的锁相放大器分别与斩波器和光电探测器相连，被斩波器调制的激光进入光电探测器后被输出到锁相放大器中，锁相放大器输出正比于光电探测器中光强度的电压值。

根据本发明的一个实施例，激光器为钛宝石飞秒激光器，激光器产生波长范围在700-1080nm之间、平均功率为4W、重复频率为80MHz、频谱半高宽为10-15nm、脉宽为100fs的连续可调脉冲激光。

根据本发明的一个实施例，第一激光的波长为820nm，第二激光的波长为490-750nm。

本发明的实施例的另一个方面，还提供了一种二维半导体材料载流子寿命的测量方法，方法使用如上述装置进行测量，方法包括：

根据待测材料调节泵浦光调制部和探测光调制部以得到不同波长的泵浦光和探测光；

找到样品中要测量的点并调节测量点位置使样品测量点与泵浦光和探测光位置重合；

调节光电探测器位置并开始测量，记录导轨不同位置处的激发信号和样品反射率。

本发明具有以下有益技术效果：本发明实施例提供的二维半导体材料载流子寿命的测量装置，通过设置激光器，激光器用于产生激光；分束镜，分束镜设置在激光器后端，激光器产生的激光经由分束镜后得到第一激光和第二激光；泵浦光调制部，泵浦光调节部接收第一激光并将第一激光调制为测量所需的泵浦光，并将调制后的泵浦光输出到样品上；探测光调制部，探测光调节部接收第二激光并将第二激光调制为测量所需的探测光，并将调制后的探测光输出到样品上；光电探测器，光电探测器设置在样品反射光的路径上以探测经过样品反射后光的强弱变化，光探测器配置为将探测到的光信号的强弱变化转换成电信号的强弱变化并记录数据的技术方案，能够有效的测量大小为微米量级的二维半导体材料的载流子寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1为根据本发明一个实施例的测量装置的示意图；

图2为根据本发明一个实施例的测量方法的示意图；

图3为根据本发明一个实施例的测量结果的示意图。

具体实施方式

以下描述了本公开的实施例。然而，应该理解，所公开的实施例仅仅是示例，并且其他实施例可以采取各种替代形式。附图不一定按比例绘制；某些功能可能被夸大或最小化以显示特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅仅是作为用于教导本领域技术人员以各种方式使用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参考任何一个附图所示出和描述的各种特征可以与一个或多个其他附图中所示的特征组合以产生没有明确示出或描述的实施例。所示特征的组合为典型应用提供了代表性实施例。然而，与本公开的教导相一致的特征的各种组合和修改对于某些特定应用或实施方式可能是期望的。

基于上述目的，本发明的实施例的第一个方面，提出了一种二维半导体材料载流子寿命的测量装置的一个实施例。图1示出的是该装置的示意图。

如图1中所示，该装置可以包括：

激光器，激光器用于产生激光。钛宝石飞秒激光器主要用来产生光源，以光谱-物理公司生产的钛宝石飞秒激光器为例，其型号为Tsunami。钛宝石激光器产生一个波长范围在700-1080nm之间、平均功率为4W、重复频率为80MHz、频谱半高宽为10-15nm、脉宽为100fs的连续可调脉冲激光，在这使用820nm作为输出波长，如果使用不同型号的设备时可能参数会有所不同。

还包括分束镜，分束镜设置在激光器后端，激光器产生的激光经由分束镜后得到第一激光和第二激光。分束镜为一种镀膜玻璃，在光学玻璃表面镀上一层或多层薄膜，当光入射到玻璃表面时会发生反射和折射，入射光被分成两束光，不同型号的分束镜可以反射和透过不同比例的光。激光器产生的激光经由分束镜后分成波长为820nm的第一激光，波长为490-750nm的第二激光。

还包括泵浦光调制部，泵浦光调节部接收第一激光并将第一激光调制为测量所需的泵浦光，并将调制后的泵浦光输出到样品上。泵浦光调制部包括第一斩波器和第一分束镜，泵浦光调制部还包括BBO晶体，BBO晶体设置在分束镜和斩波器之间，BBO晶体在非线性光学晶体领域是一种综合优势明显并且性能良好的晶体，具有极宽的透光范围，极低的吸收系数，抗光损伤阈值较高，相匹配角较大，具有优良的光学均匀性，使其更有利于提高激光输出功率稳定性。820nm的激光通过BBO晶体倍频后输出波长为410nm功率稳定的脉冲激光。在测量不同种类的材料时，根据材料性质，选择是否使用410nm激光，若不使用则无需使用BBO晶体，原820nm的激光波长不变。斩波器主要用来调制脉冲，将其强度调节到2KHz，因为脉冲激光的重复率为80MHz，所以斩波器可以调节许多脉冲。

还包括探测光调制部，探测光调节部接收第二激光并将第二激光调制为测量所需的探测光，并将调制后的探测光输出到样品上。探测光调制部包括电动导轨、回射镜、第二斩波器和第二分束镜，回射镜固定设置在电动导轨上。光学参量振荡器(OPO)主要来调制激光，在这里以光谱-物理公司生产的型号为Inspire Auto50的光学参量振荡器为例，利用二阶非线性效应将入射的820nm的激光转换为两个不同频率的激光，其中一束频率较高为波长范围490-750nm的信号光，另一束频率较低的为790-2500nm的闲置光，在这里只用到信号光，信号光的重复频率、频谱半高宽、脉宽与钛宝石激光器产生的激光相同。在测量不同种类的材料时，根据材料光学带隙的不同，选择490-750nm范围内一个固定的波长来作为光学参量振荡器的输出波长。电动导轨和回射镜的组合主要用来改变泵浦光和探测光的相对时间延迟，通过改变在电动导轨上回射镜相对位置来改变两束激光的相对光程，从而达到实现调节两束激光的相对时间延迟的目的。

还包括光电探测器，光电探测器设置在样品反射光的路径上以探测经过样品反射后光的强弱变化，光探测器配置为将探测到的光信号的强弱变化转换成电信号的强弱变化并记录数据。光电探测器主要是用来探测经过样品反射后光的强弱变化，然后把光信号的强弱变化转换成电信号强弱变化来记录数据。

还包括物镜，物镜设置在样品前，泵浦光调制部和探测光调制部调制后的光经由物镜聚焦到样品上。物镜主要用来将泵浦光和探测光聚焦到样品上，通过调整焦距可以把入射光汇聚成光斑大小只有几微米。

还包括辅助观测部，辅助观测部包括相机、透镜和反射镜，样品反射后的光经由反射镜反射并通过透镜后传输到相机中用来辅助观察样品的情况。相机主要用来辅助观察样品的情况，方便激光光斑打在需要的位置上。反射镜通过反射来改变光的传播方向。

还包括锁相装置，锁相装置中的锁相放大器分别与斩波器和光电探测器相连，被斩波器调制的激光进入光电探测器后被输出到锁相放大器中，锁相放大器输出正比于光电探测器中光强度的电压值。锁相技术可以用于帮助探测差分信号，主要通过锁相放大器完成，将锁相放大器分别与斩波器以及光电探测器相连，被斩波器调制的激光进入光电探测器后被输出到锁相放大器中，锁相放大器输出一个正比于探测器中光强度的电压值。通过锁相技术我们可以有效地降低激光的噪声，提高差分信号的信噪比。

通过本发明的技术方案，能够有效的测量大小为微米量级的二维半导体材料的载流子寿命。

在整个光路的搭建过程和后面的测量过程中，所有的设备都搭建在一块光学平台上。在搭建过程中为了方便，在激光高度方面使激光都在同一个约定的固定高度上传播，在激光方向方面使激光在光学平台上一排排孔的上方沿着直线传播。钛宝石激光器产生的光经过分束镜后分裂成两束，然后在物镜前再汇聚在一起，回射镜按照导轨的中间位置处计算，通过计算两束激光走过的距离来调整器件的位置，使两束激光中间走过的距离相等。整个光路的搭建比较复杂，几个关键位置处的搭建过程如下：

(1)电动导轨和回射镜的调节：在电动导轨上固定一个镜座，回射镜再固定在这个镜座上。调节时，先将回射镜拿开，在导轨所在直线上的前方处和后方比较远处分别放置两个可变光阑，通过调节反射镜俯仰使光打在光阑中心，使光沿这条直线传播，然后再将回射镜固定在镜座上，在进入反射镜后反射出的光的比较远处放一带标尺的挡板，在反射镜前放一透光性比较好的白纸。通过调节回射镜的上下以及左右俯仰，使入射光和反射光在白纸上显现的光斑大小大致相同，位置大概在一条水平线上，挡板上的光的在约定的高度。通过调节导轨前后位置，看挡板上的光大小和位置是否变化，若变化则继续微调回射镜的上下以及左右俯仰，直到挡板上的光大小和位置不变。

(2)样品前面物镜的调节：将第一个镜架固定在第一个位移台上，然后样品最后固定在第一个镜架上。同样将第二个镜架固定在第二个位移台上，显微镜固定在第二个镜架上。先不放置物镜和样品，在两个镜架前后较远处分别放一个可变光阑，然后将一束激光导入光路，通过调节反射镜俯仰使光打在光阑中心，使光沿这条直线传播。然后将物镜装到镜架上，使光正入射通过物镜，调节镜架俯仰和镜架所在位移台的上下左右，使光仍然打在物镜后方的光阑处。然后搭建一个临时的辅助光路，使光反入射通过物镜，调节镜架俯仰和镜架所在位移台的上下左右，使光仍然打在显微镜前方的光阑处。通过上述调节整个样品前面的物镜调节完毕。

(3)相机位置的调节：相机位置处先不放相机，而是放置一个带刻度的挡板。先不放置样品和物镜，在样品位置的后方搭建一个含光学窗口的临时辅助光路，使光经过光学窗口反射后，再经过分束镜和反射镜后打在挡板上，调节反射镜俯仰使挡板上的光的在约定的高度。然后拿走挡板，把相机放置在这个位置，由于光学窗口的作用此时相机观察到的图像在电脑软件上会显示有两个光斑。然后调节相机的上下位置，两个光斑显示在软件中央，然后在相机和反射镜之间放置一个透镜，调节透镜前后上下左右位置，直到屏幕上两个光斑完全重合。

(4)光电探测器位置的调节：提前做好一个只有一个小孔的纸壳备用。将斩波器放置在探测光的光路上，此时探测器测量的是样品反射率R0。将纸壳把光电探测器罩住，通过探测器前方放置反射镜将探测光沿纸壳小孔导入探测器，此时探测器前不放置滤波片，通过调节反射镜俯仰使R0最大。纸壳可以有效遮挡除最后进入小孔的泵浦光或探测光以外的其它光源。

(5)测量程序的设置：由于实验中需要实时测量锁相放大器上显示的光电探测器探测到的数值以及导轨不同位置上的数值，所以在这使用labview软件编写一个测量程序。通过这个程序可以控制导轨的移动，可以读出和记录光电探测器探测到的数值，通过导轨移动过程中横坐标为不同位置处导轨位置的数值和纵坐标为光电探测器探测值的数值的一个图形界面来显示实时数据，方便根据实时数据发现测量存在的问题和提高测量的精度。

在本发明的一个优选实施例中，泵浦光调制部包括第一斩波器和第一分束镜，第一激光经由第一斩波器将第一激光的强度调节到2KHZ，调节后的第一激光经由第一分束镜反射到样品上。

在本发明的一个优选实施例中，泵浦光调制部还包括BBO晶体，BBO晶体设置在分束镜和斩波器之间，第一激光经由BBO晶体后输出波长为410nm的脉冲激光。在测量不同种类的材料时，根据材料性质，选择是否使用410nm激光，若不使用则无需使用BBO晶体。

在本发明的一个优选实施例中，探测光调制部包括光学参量振荡器、电动导轨、回射镜、第二斩波器和第二分束镜，所述回射镜固定设置在所述电动导轨上，所述第二激光经由光学参量振荡器转换为两个不同频率的激光，转换后的所述第二激光经由所述回射镜后输入到所述第二斩波器中，所述第二激光经由所述第二斩波器将所述第二激光的强度调节到2KHZ，调节后的所述第二激光经由所述第二分束镜反射到所述样品上。

在本发明的一个优选实施例中，还包括：

物镜，物镜设置在样品前，泵浦光调制部和探测光调制部调制后的光经由物镜聚焦到样品上。

在本发明的一个优选实施例中，还包括：

辅助观测部，辅助观测部包括相机、透镜和反射镜，样品反射后的光经由反射镜反射并通过透镜后传输到相机中用来辅助观察样品的情况。

在本发明的一个优选实施例中，还包括：

锁相装置，锁相装置中的锁相放大器分别与斩波器和光电探测器相连，被斩波器调制的激光进入光电探测器后被输出到锁相放大器中，锁相放大器输出正比于光电探测器中光强度的电压值。

在本发明的一个优选实施例中，激光器为钛宝石飞秒激光器，激光器产生波长范围在700-1080nm之间、平均功率为4W、重复频率为80MHz、频谱半高宽为10-15nm、脉宽为100fs的连续可调脉冲激光。

在本发明的一个优选实施例中，第一激光的波长为820nm，第二激光的波长为490-750nm。

通过本发明的技术方案，能够有效的测量大小为微米量级的二维半导体材料的载流子寿命。

基于上述目的，本发明的实施例的第二个方面，提出了一种二维半导体材料载流子寿命的测量方法，方法使用上述装置进行测量，如图2所示，方法包括：

S1根据待测材料调节泵浦光调制部和探测光调制部以得到不同波长的泵浦光和探测光；

S2找到样品中要测量的点并调节测量点位置使样品测量点与泵浦光和探测光位置重合；

S3调节光电探测器位置并开始测量，记录导轨不同位置处的激发信号和样品反射率。

上述装置的整个光路搭建完后，就可以进行样品的测量，测量的详细步骤如下：(1)在测量不同种类的材料时，根据材料光学带隙的不同，选择不同波长的泵浦光和探测光，例如在测二硫化钼时，使用BBO倍频后的410nm激光作为泵浦光，使用光学参量振荡器输出的670nm的激光作为探测光。(2)将样品放在位移台的镜架上，用两块挡板分别将泵浦光和探测光挡住，在物镜前放置一手电筒，调节样品位移台前后位置使手电筒的光聚焦在样品上，直到通过相机观察到的样品在电脑软件上显示出清晰的图像。然后通过调节位移台上下左右来找到要测量的样品的那一点位置。(3)将手电筒和遮挡探测光的挡板拿走，使探测光打在样品上，调节样品位移台前后位置，使电脑软件上的探测光光斑最小，用红色圆圈标记出来。将遮挡泵浦光的挡板拿走，用挡板将泵探测光挡住，使泵浦光打在样品上，调节样品位移台前后位置，使电脑软件上的泵浦光光斑最小，调节分束镜的俯仰使最小的泵浦光光斑和刚才标记的红色圆圈重合。(4)挡板遮挡住泵浦光和探测光，手电筒放在物镜前，调节样品位移台上下左右，将要测量的样品位置那一点移动到标记的红色圆圈上。(5)拿走手电筒，将泵浦光挡住，将斩波器放置在探测光的光路上，使用前面提到的光电探测器位置的调节方法，使R0最大。(6)将挡板拿走，使泵浦光和探测光都打在样品上，将斩波器放置在泵浦光的光路上，利用labview程序移动导轨开始测量，观察labview实时数据图形界面，看看是否可以测到一个激发后的信号ΔR。由于整个测量需要一个较高的精度，所以在测量过程中可能找不到激发后的信号，此时需要去前面搭建或测量的过程中有没有操作失误的地方，或者是否有精度调节不够的地方。还有一种可能就是所测量的样品本身信号就太弱，无法用这种方法测量。如果在测量中能够找到激发后的信号，则将回射镜停留在信号最大的位置处，此时微调样品位移台前后位置和物镜前分束镜的俯仰，一般会使信号变得更大，一直微调到信号能调到的最大值处。(7)使用电脑上的labview程序控制导轨移动，开始测量信号ΔR在导轨不同位置处的值，并且记录不同位置处ΔR数据。然后将泵浦光挡住，将斩波器放置在探测光的光路上，记录下此时的R0值。

通过上述测量过程，得到了有泵浦光和探测光时不同导轨位置处的ΔR值和只有探测光时R0的值。探测光延迟时间定义为探测光与泵浦光到达同一位置的相对时间差值，两束光的相对时间延迟可以通过调节两束激光的相对光程来实现。使泵浦光和探测光走过相同的光程到达样品，此时的探测光延迟为零延迟点。光速为c，距离为s，时间为t，由于c＝s/t，所以可以通过光速c和导轨移动的距离s，就可以把不同位置处的信号换算成不同探测光延迟时间的信号，最后得到的差分反射信号ΔR/R0就变成了探测光延迟时间的函数。最后通过数据处理软件(例如origin软件)进行处理，就得到差分反射信号ΔR/R0随探测光延迟时间变化的值。在测量中ΔR/R0至少要达到10^-3量级的精度才行，才可以保证能够测出载流子寿命。得到的测量结果信噪比较高，可以把得到的差分反射信号的衰减用双指数拟合，拟合出一个短的和长的时间常数，短的时间常数反映的是激子形成过程，长的时间常数反映载流子的复合寿命。得到的测量结果信噪比较低，可以把得到的差分反射信号的衰减用单指数拟合，拟合出一个时间常数，时间常数反映载流子的复合寿命。图3为利用此方法测量的单层二硫化钼的一个例子，图中空心方块表示不同探测光时间延迟处的差分反射信号，实线所示双指数拟合的曲线。拟合出一个短的和长的时间常数，分别为0.4ps和4.87ps。短的时间常数反映的是激子形成过程，长的时间常数反映载流子的复合寿命，即单层二硫化钼载流子寿命为4.87ps。

本发明提供了一种测量二维半导体材料载流子寿命的装置和方法，但不限于只是测量二维半导体材料，如果其它的材料在本方法下也能测出载流子寿命，则本方法也适用于其它材料。目前测量半导体材料载流子寿命的方法虽然有很多种，但目前的方法只能去测量一些尺寸较大的材料，像很多单层或少层的二维材料只有几微米大小，这些方法无法测量大小为微米量级的材料。而本方法所使用的超快光学中的时间分辨的泵浦-探测技术，是利用泵浦光去激发材料中的载流子，探测光去探测被激发的载流子，泵浦光和探测光的光斑大小最小可以达到2μm，可以有效的测量尺寸为5μm以上的二维半导体材料的载流子寿命。利用这方法来测量二维半导体材料内载流子的寿命，不仅对制作样品要求较少只要尺寸大于5μm以上就行，而且是无损伤、非接触测量，可以研究各种二维半导体材料以及其它可以用本方法测出载流子寿命的材料。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

上述实施例，特别是任何“优选”实施例是实现的可能示例，并且仅为了清楚地理解本发明的原理而提出。可以在不脱离本文所描述的技术的精神和原理的情况下对上述实施例进行许多变化和修改。所有修改旨在被包括在本公开的范围内并且由所附权利要求保护。

Claims (10)

1.一种二维半导体材料载流子寿命的测量装置，其特征在于，包括：

激光器，所述激光器用于产生激光；

分束镜，所述分束镜设置在所述激光器后端，所述激光器产生的激光经由所述分束镜后得到第一激光和第二激光；

泵浦光调制部，所述泵浦光调节部接收所述第一激光并将所述第一激光调制为测量所需的泵浦光，并将调制后的泵浦光输出到样品上；

探测光调制部，所述探测光调节部接收所述第二激光并将所述第二激光调制为测量所需的探测光，并将调制后的探测光输出到样品上；

光电探测器，所述光电探测器设置在样品反射光的路径上以探测经过样品反射后光的强弱变化，所述光探测器配置为将探测到的光信号的强弱变化转换成电信号的强弱变化并记录数据。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述泵浦光调制部包括第一斩波器和第一分束镜，所述第一激光经由所述第一斩波器将所述第一激光的强度调节到2KHZ，调节后的所述第一激光经由所述第一分束镜反射到所述样品上。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述泵浦光调制部还包括BBO晶体，所述BBO晶体设置在所述分束镜和所述斩波器之间，所述第一激光经由所述BBO晶体后输出波长为410nm的脉冲激光。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，探测光调制部包括光学参量振荡器、电动导轨、回射镜、第二斩波器和第二分束镜，所述回射镜固定设置在所述电动导轨上，所述第二激光经由光学参量振荡器转换为两个不同频率的激光，转换后的所述第二激光经由所述回射镜后输入到所述第二斩波器中，所述第二激光经由所述第二斩波器将所述第二激光的强度调节到2KHZ，调节后的所述第二激光经由所述第二分束镜反射到所述样品上。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

物镜，所述物镜设置在所述样品前，所述泵浦光调制部和所述探测光调制部调制后的光经由所述物镜聚焦到所述样品上。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

辅助观测部，所述辅助观测部包括相机、透镜和反射镜，所述样品反射后的光经由所述反射镜反射并通过所述透镜后传输到所述相机中用来辅助观察样品的情况。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

锁相装置，所述锁相装置中的锁相放大器分别与斩波器和所述光电探测器相连，被斩波器调制的激光进入所述光电探测器后被输出到锁相放大器中，锁相放大器输出正比于所述光电探测器中光强度的电压值。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激光器为钛宝石飞秒激光器，所述激光器产生波长范围在700-1080nm之间、平均功率为4W、重复频率为80MHz、频谱半高宽为10-15nm、脉宽为100fs的连续可调脉冲激光。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一激光的波长为820nm，所述第二激光的波长为490-750nm。

10.一种二维半导体材料载流子寿命的测量方法，其特征在于，所述方法使用如权利要求1-9任一项所述装置进行测量，所述方法包括：

根据待测材料调节泵浦光调制部和探测光调制部以得到不同波长的泵浦光和探测光；

找到样品中要测量的点并调节测量点位置使样品测量点与泵浦光和探测光位置重合；

调节光电探测器位置并开始测量，记录导轨不同位置处的激发信号和样品反射率。

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