瞬態(tài)表面光電壓譜儀（TPV）
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。

瞬態(tài)表面光電壓譜儀（TPV）

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。

• 優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)
  表面光電壓是固體表面的光生伏*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*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(chēng)為表面電壓技術(shù)（Surface Photovoltaic Technique，簡(jiǎn)稱(chēng)SPV）或表面光電壓譜（Surface Photovoltaic Spectroscopy，簡(jiǎn)稱(chēng)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zui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(lèi)型（特別是有機(jī)半導(dǎo)體的導(dǎo)電類(lèi)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?zhuān)檠芯糠象w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zui高調(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(lèi).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（*S）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zui高調(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(lèi)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(lèi)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TP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)※瞬態(tài)定制軟件，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。