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表面光電壓是固體表面的光生伏特效應(yīng),是光致電子躍遷的結(jié)果,。
1876年,,W.GAdam就發(fā)現(xiàn)了這一光致電子躍遷現(xiàn)象;
1948年才將這一光生伏特效應(yīng)作為光譜檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于半導(dǎo)體材料的特征參數(shù)和表面特性研究上,這種光譜技術(shù)稱為表面電壓技術(shù)(Surface Photovoltaic Technique,,簡(jiǎn)稱SPV)或表面光電壓譜(Surface Photovoltaic Spectroscopy,,簡(jiǎn)稱SPS)。表面光電壓技術(shù)是一種研究半導(dǎo)體特征參數(shù)的**途徑,,這種方法是通過(guò)對(duì)材料光致表面電壓的改變進(jìn)行分析來(lái)獲得相關(guān)信息的,。
1970年,表面光伏研究獲得重大突破,,美國(guó)麻省理工學(xué)院Gates教授的研究小組在用低于禁帶寬度能量的光照射CdS表面時(shí),,歷史性的**次獲得入射光波長(zhǎng)與表面光電壓的譜圖,以此來(lái)確定表面態(tài)的能級(jí),,從而形成了表面光電壓這一新的研究測(cè)試手段,。
SPV技術(shù)是*靈敏的固體表面性質(zhì)研究的方法之一,其特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單,、再現(xiàn)性好,、不污染樣品,不破壞樣品形貌,,因而被廣泛應(yīng)用于解析光電材料光生電荷行為的研究中,。
SPV技術(shù)所檢測(cè)的信息主要是樣品表層(一般為幾十納米)的性質(zhì),因此不受基底或本體的影響,,這對(duì)光敏表面的性質(zhì)及界面電子轉(zhuǎn)移過(guò)程的研究顯然很重要,。由于表面電壓技術(shù)的原理是基于檢測(cè)由入射光誘導(dǎo)的表面電荷的變化,其檢測(cè)靈敏度很高,,而借助場(chǎng)誘導(dǎo)表面光電壓譜技術(shù)可以用來(lái)測(cè)定半導(dǎo)體的導(dǎo)電類型(特別是有機(jī)半導(dǎo)體的導(dǎo)電類型),、半導(dǎo)體表面參數(shù),研究納米晶體材料的光電特性,,了解半導(dǎo)體光激發(fā)電荷分離和電荷轉(zhuǎn)移過(guò)程,,實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體的譜帶解釋,,并為研究符合體系的光敏過(guò)程和光致界面電荷轉(zhuǎn)移過(guò)程提供可行性方法。
半導(dǎo)體激光器從某一穩(wěn)定工作狀態(tài)過(guò)渡到另一穩(wěn)定工作狀態(tài)的過(guò)程中所出現(xiàn)的瞬態(tài)現(xiàn)象,,或?qū)﹄A躍電流的響應(yīng),。主要有激射延遲、張弛振蕩和自脈動(dòng),。這些現(xiàn)象限制著半導(dǎo)體激光器振幅調(diào)制或頻率調(diào)制的性能,,特別是**調(diào)制速率。
瞬態(tài)表面光電壓譜給出了不同樣品光生電荷分離的動(dòng)力學(xué)信息,, 正向光伏信號(hào)代表光生電子由表面向內(nèi)部轉(zhuǎn)移,。 通常半導(dǎo)體材料的瞬態(tài)光伏分為漂移和擴(kuò)散過(guò)程,分別對(duì)應(yīng)短時(shí)間范圍和長(zhǎng)時(shí)間范圍的光伏信號(hào),。
產(chǎn)品應(yīng)用
光生載流子動(dòng)力學(xué)主要測(cè)試技術(shù),載流子動(dòng)力學(xué)測(cè)試技術(shù)主要有電學(xué)和譜學(xué)兩類.電學(xué)方法主要是光電化學(xué),,測(cè)量方式又分時(shí)間域和頻率域.時(shí)間域方法主要有瞬態(tài)光電壓(TPV)和瞬態(tài)光電流(TPC),,頻率域方法主要有電化學(xué)阻抗譜(EIS)和光強(qiáng)度調(diào)制光電壓譜(IPVS)和光強(qiáng)度調(diào)制光電流譜(IMPS)等.譜學(xué)方法主要是瞬態(tài)吸收光譜和瞬態(tài)熒光光譜。這里主要介紹時(shí)間域的光電化學(xué)測(cè)量方法(以TPV為例),。瞬態(tài)吸收光譜是研究半導(dǎo)體光生載流子動(dòng)力學(xué)過(guò)程和反應(yīng)歷程的強(qiáng)有力手段之一,,它可以獲得半導(dǎo)體體內(nèi)光生載流子產(chǎn)生、俘獲,、復(fù)合,、分離過(guò)程的重要微觀信息。
半導(dǎo)體激光器從某一穩(wěn)定工作狀態(tài)過(guò)渡到另一穩(wěn)定工作狀態(tài)的過(guò)程中所出現(xiàn)的瞬態(tài)現(xiàn)象,,或?qū)﹄A躍電流的響應(yīng),。主要有激射延遲、張弛振蕩和自脈動(dòng),。這些現(xiàn)象限制著半導(dǎo)體激光器振幅調(diào)制或頻率調(diào)制的性能,,特別是**調(diào)制速率。
瞬態(tài)表面光電壓譜給出了不同樣品光生電荷分離的動(dòng)力學(xué)信息,, 正向光伏信號(hào)代表光生電子由表面向內(nèi)部轉(zhuǎn)移,。通常半導(dǎo)體材料的瞬態(tài)光伏分為漂移和擴(kuò)散過(guò)程,分別對(duì)應(yīng)短時(shí)間范圍和長(zhǎng)時(shí)間范圍的光伏信號(hào),。
詳細(xì)介紹
瞬態(tài)表面光電壓實(shí)驗(yàn)光源為激光器,, 激光脈沖半寬為5 ns, 激光波長(zhǎng)為355 nm. 脈沖激光經(jīng)棱鏡分光后被分別射入光電倍增管和樣品池中,,激光強(qiáng)度通過(guò)漸變圓形中性濾光片進(jìn)行調(diào)節(jié). 光電倍增管記錄參比信號(hào),, 樣品信號(hào)經(jīng)放大器(100 MΩ的輸入阻抗, 1 kΩ輸出阻抗的放大器)放大進(jìn)入500MHz 的數(shù)字示波器(Tektronix)進(jìn)行記錄,。 樣品池由具有良好屏蔽電磁噪音的材料制成,。樣品池內(nèi)部結(jié)構(gòu)由上至下分別為: 鉑網(wǎng)電極(直徑為5 mm,, 透光率為70%), 云母(厚度約10 μm),, 被測(cè)樣品,, FTO電極。
瞬態(tài)光電壓研究光生電子的傳輸行為,,其光電壓響應(yīng)包括上升和衰退兩部分,,光電壓上升部分在物理上對(duì)應(yīng)于Ti O?電極導(dǎo)電基底電子濃度增加(類似于電容充電過(guò)程),此過(guò)程由光生電子擴(kuò)散到達(dá)基底引起,,光電壓下降部分主要對(duì)應(yīng)于電子離開(kāi)導(dǎo)電基底的復(fù)合過(guò)程(類似于電容放電過(guò)程),。
規(guī)格參數(shù)
1) 瞬態(tài)表面光電壓譜光生載流子動(dòng)力學(xué);瞬態(tài)光電壓研究光生電子的傳輸行為;
2)可分析樣品為催化劑粉末材料,,采用三明治結(jié)構(gòu)樣品池
3) ※可分析樣品為光電器件,,在溶液狀態(tài)下分析TPV信號(hào),測(cè)試樣品的表面光電壓信號(hào)和電子擴(kuò)散長(zhǎng)度,;
4)※Nd:YAG激光器:脈沖寬度:8ns @1064 nm,, 7ns@532 nm, 6nm@355 nm,,6nm@266 nm,;光斑尺寸:7 mm; 激光輸出能量:200 mJ@1064 nm, 100 mJ@532 nm,, 40 mJ@355 nm,,20mJ@266 nm;頻率1~20Hz;穩(wěn)定性<3%,,RMS<1ns;
5)前置放大器,,2通道,DC~350MHZ帶寬,,升降時(shí)間1ns,,噪音6.4nv/HZ;
6)數(shù)字熒光示波器,,500 MHz 帶寬,,2 條模擬通道,所有通道上實(shí)時(shí)采樣率高達(dá) 5 GS/s,,所有通道記 10k 記錄長(zhǎng)度,,3,600 wfms/s 連續(xù)波形捕獲速率,,高級(jí)觸發(fā)套件,,前面板 USB 主機(jī)端口,可以簡(jiǎn)便地存儲(chǔ)和傳送測(cè)量數(shù)據(jù)25 種自動(dòng)測(cè)量標(biāo)配 FFT,,多語(yǔ)言用戶界面,,自動(dòng)檢測(cè)異常波形,, 接口支持有源探頭、差分探頭和電流探頭,,自動(dòng)定標(biāo)和確定單位,,配備 USB 主控端口,可以輕松將測(cè)量信息存儲(chǔ)和傳輸?shù)絺€(gè)人計(jì)算機(jī)中,,個(gè)人計(jì)算機(jī)通信軟件使您能夠輕松將屏幕圖像和波形數(shù)據(jù)拖入獨(dú)立桌面應(yīng)用程序或直接拖入 Microsoft Word 和 Excel,。
7)※光功率計(jì),測(cè)試波長(zhǎng)范圍190-11000nm,,功率范圍0-2000mw,,四擋量程自動(dòng)分辨,可切換光功率密度,,配合軟件實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集,,軟件還內(nèi)置了量子效率計(jì)算功能,可以根據(jù)參數(shù)自動(dòng)計(jì)算出光源強(qiáng)度和產(chǎn)氫效率,,計(jì)算輸出:光催化反應(yīng)產(chǎn)氫速率mol/s ,,入射光子數(shù),平均產(chǎn)氫量子產(chǎn)率百分比,,平均光-氫能量轉(zhuǎn)化效率百分比。
8)配置不銹鋼粉末樣品池,,石英溶液樣品池各一套,,分別用于粉末樣品和器件樣品分析。
9)所有光路均置于封閉暗箱內(nèi),,無(wú)外屆光源影響分析測(cè)試,,內(nèi)部配有導(dǎo)軌、反射鏡,、精密升降臺(tái)平臺(tái),,可以實(shí)現(xiàn)水平光路,也可以實(shí)現(xiàn)垂直光路,。
10)系統(tǒng)包含光學(xué)平臺(tái)(900*1200mm),、暗箱、品牌電腦,、控制及數(shù)據(jù)采集軟件,。
11)※專用瞬態(tài)定制軟件,專用的硬件,、軟件降噪算法,,實(shí)時(shí)采集并分析數(shù)據(jù)出譜圖,分別完成粉末樣品和溶液樣品的分析,。
12)安裝,、調(diào)試及技術(shù)培訓(xùn),,培訓(xùn)內(nèi)容包括儀器的技術(shù)原理、操作,、數(shù)據(jù)處理,、基本維護(hù)等。
暫無(wú)數(shù)據(jù),!