CEL-TPV2000瞬態(tài)表面光電壓譜

背景技術(shù)及優(yōu)勢
表面光電壓是固體表面的光生伏*應，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*應作為光譜檢測技術(shù)應用于半導體材料的特征參數(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，簡稱SPV）或表面光電壓譜（Surface Photovoltaic Spectroscopy，簡稱SPS）。表面光電壓技術(shù)是一種研究半導體特征參數(shù)的極加途徑，這種方法是通過對材料光致表面電壓的改變進行分析來獲得相關(guān)信息的。
1970年，表面光伏研究獲得重大突破，美國麻省理工學院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，歷史性的一次獲得入射光波長與表面光電壓的譜圖，以此來確定表面態(tài)的能級，從而形成了表面光電壓這一新的研究測試手段。
SPV技術(shù)是靈敏的固體表面性質(zhì)研究的方法之一，其特點是操作簡單、再現(xiàn)性好、不污染樣品，不破壞樣品形貌，因而被廣泛應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，這對光敏表面的性質(zhì)及界面電子轉(zhuǎn)移過程的研究顯然很重要。由于表面電壓技術(shù)的原理是基于檢測由入射光誘導的表面電荷的變化，其檢測靈敏度很高，而借助場誘導表面光電壓譜技術(shù)可以用來測定半導體的導電類型（特別是有機半導體的導電類型）、半導體表面參數(shù)，研究納米晶體材料的光電特性，了解半導體光激發(fā)電荷分離和電荷轉(zhuǎn)移過程，實現(xiàn)半導體的譜帶解釋，并為研究符合體系的光敏過程和光致界面電荷轉(zhuǎn)移過程提供可行性方法。
瞬態(tài)吸收光譜研究光生載流子反應動力學，半導體受激光激發(fā)后產(chǎn)生載流子，在其衰減過程中可發(fā)生一系列的變化和反應.時間分辨紫外可見吸收光譜可監(jiān)測其隨時間變化。首先應需確定載流子的檢測波長，光生電子和空穴的特征吸收波長可調(diào)控電極一種載流子濃度而測量另一種載流子的瞬態(tài)光吸收與波長的關(guān)系。

瞬態(tài)表面光電壓譜的應用
瞬態(tài)光電壓主要應用于半導體材料或者器件的TPV測試和機理分析，光催化材料TiO2、C3N4、CdS、磷化物等、催化材料、分子篩、太陽能電池（單晶、多晶、染料敏化、鈣鈦礦）、光電化學的TPV、電化學材料的TPV等。
產(chǎn)品優(yōu)勢：采用白光偏置光路激發(fā)材料；大功率*脈沖激光器；采用專有技術(shù)的電磁屏蔽，無任何外界干擾；測試光路，水平與垂直可任意在線切換，實現(xiàn)固體樣品和液體樣品均可測試分析。
光生載流子動力學主要測試技術(shù)，載流子動力學測試技術(shù)主要有電學和譜學兩類.電學方法主要是光電化學，測量方式又分時間域和頻率域.時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阻抗譜（EIS）和光強度調(diào)制光電壓譜（IPVS）和光強度調(diào)制光電流譜（IMPS）等.譜學方法主要是瞬態(tài)吸收光譜和瞬態(tài)熒光光譜。這里主要介紹時間域的光電化學測量方法（以TPV為例）。瞬態(tài)吸收光譜是研究半導體光生載流子動力學過程和反應歷程的強有力手段之一,它可以獲得半導體體內(nèi)光生載流子產(chǎn)生、俘獲、復合、分離過程的重要微觀信息。
半導體激光器從某一穩(wěn)定工作狀態(tài)過渡到另一穩(wěn)定工作狀態(tài)的過程中所出現(xiàn)的瞬態(tài)現(xiàn)象，或?qū)﹄A躍電流的響應。主要有激射延遲、張弛振蕩和自脈動。這些現(xiàn)象限制著半導體激光器振幅調(diào)制或頻率調(diào)制的性能，特別是zui高調(diào)制速率。
    瞬態(tài)光電壓譜(Transient photovoltage spectrum)給出了不同樣品光生電荷分離的動力學信息, 正向光伏信號代表光生電子由表面向內(nèi)部轉(zhuǎn)移。 通常半導體材料的瞬態(tài)光伏分為漂移和擴散過程，分別對應短時間范圍和長時間范圍的光伏信號。

 瞬態(tài)表面光電壓工作原理
瞬態(tài)表面光電壓實驗光源為激光器, 脈沖納秒激光經(jīng)棱鏡分光后被分別射入光電倍增管和樣品池中，激光強度通過漸變圓形中性濾光片進行調(diào)節(jié). 光電倍增管記錄參比信號, 樣品信號經(jīng)放大器的數(shù)字示波器進行記錄。 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, 云母片, 被測樣品, FTO電極。



 瞬態(tài)光電壓研究光生電子的傳輸行為，其光電壓響應包括上升和衰退兩部分，光電壓上升部分在物理上對應于TiO?電極導電基底電子濃度增加（類似于電容充電過程），此過程由光生電子擴散到達基底引起，光電壓下降部分主要對應于電子離開導電基底的復合過程（類似于電容放電過程）。瞬態(tài)表面光電壓譜光生載流子動力學；瞬態(tài)光電壓研究光生電子的傳輸行為
 
技術(shù)參數(shù)