瞬態表面光電壓譜儀（TPV）
瞬態表面光電壓譜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部轉移。

瞬態表面光電壓譜儀（TPV）

瞬態表面光電壓譜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部轉移。

• 優勢特點
  表面光電壓是固體表面的光生伏*應，是光致電子躍遷的結果。
  1876年，W.GAdam就發現了這一光致電子躍遷現象;
  1948年才將這一光生伏*應作為光譜檢測技術應用于半導體材料的特征參數和表面特性研究上，這種光譜技術稱為表面電壓技術（Surface Photovoltaic Technique，簡稱SPV）或表面光電壓譜（Surface Photovoltaic Spectroscopy，簡稱SPS）。表面光電壓技術是一種研究半導體特征參數的途徑，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*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技術是zui靈敏的固體表面性質研究的方法之一，其特點是操作簡單、再現性好、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技術所檢測的信息主要是樣品表層（一般為幾十納米）的性質，因此不受基底或本體的影響，這對光敏表面的性質及界面電子轉移過程的研究顯然很重要。由于表面電壓技術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，研究納米晶體材料的光電特性，了解半導體光激發電荷分離和電荷轉移過程，實現半導體的譜帶解釋，并為研究符合體系的光敏過程和光致界面電荷轉移過程提供可行性方法。
        半導體激光器從某一穩定工作狀態過渡到另一穩定工作狀態的過程中所出現的瞬態現象，或對階躍電流的響應。主要有激射延遲、張弛振蕩和自脈動。這些現象限制著半導體激光器振幅調制或頻率調制的性能，特別是zui高調制速率。
         瞬態表面光電壓譜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部轉移。 通常半導體材料的瞬態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。
  
  
  





 

• 產品應用
  光生載流子動力學主要測試技術，載流子動力學測試技術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光電壓（TPV）和瞬態光電流（TPC）,頻率域方法主要有電化學阻抗譜（EIS）和光強度調制光電壓譜（*S）和光強度調制光電流譜（IMPS）等.譜學方法主要是瞬態吸收光譜和瞬態熒光光譜。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光生載流子產生、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定工作狀態過渡到另一穩定工作狀態的過程中所出現的瞬態現象，或對階躍電流的響應。主要有激射延遲、張弛振蕩和自脈動。這些現象限制著半導體激光器振幅調制或頻率調制的性能，特別是zui高調制速率。
  瞬態表面光電壓譜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部轉移。 通常半導體材料的瞬態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。



 

• 詳細介紹
  瞬態表面光電壓實驗光源為激光器, 激光脈沖半寬為5 ns, 激光波長為355 nm. 脈沖激光經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節. 光電倍增管記錄參比信號, 樣品信號經放大器(100 MΩ的輸入阻抗, 1 kΩ輸出阻抗的放大器)放大進入500MHz 的數字示波器(Tektronix)進行記錄。 樣品池由具有良好屏蔽電磁噪音的材料制成。樣品池內部結構由上至下分別為: 鉑網電極(直徑為5 mm, 透光率為70%), 云母(厚度約10 μm), 被測樣品, FTO電極。
  瞬態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Ti O?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）。



 

• 規格參數
  1) 瞬態表面光電壓譜光生載流子動力學；瞬態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,采用三明治結構樣品池
  3) ※可分析樣品為光電器件，在溶液狀態下分析TP號，測試樣品的表面光電壓信號和電子擴散長度；
  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；穩定性<3%，RMS<1ns;
  5)前置放大器，2通道，DC~350MHZ帶寬，升降時間1ns，噪音6.4nv/HZ；
  6)數字熒光示波器，500 MHz 帶寬，2 條模擬通道，所有通道上實時采樣率高達 5 GS/s，所有通道記 10k 記錄長度，3,600 wfms/s 連續波形捕獲速率，高級觸發套件，前面板 USB 主機端口，可以簡便地存儲和傳送測量數據25 種自動測量標配 FFT，多語言用戶界面，自動檢測異常波形， 接口支持有源探頭、差分探頭和電流探頭，自動定標和確定單位，配備 USB 主控端口，可以輕松將測量信息存儲和傳輸到個人計算機中，個人計算機通信軟件使您能夠輕松將屏幕圖像和波形數據拖入獨立桌面應用程序或直接拖入 Microsoft Word 和 Excel。
  7)※光功率計，測試波長范圍190-11000nm，功率范圍0-2000mw，四擋量程自動分辨，可切換光功率密度，配合軟件實時數據采集，軟件還內置了量子效率計算功能，可以根據參數自動計算出光源強度和產氫效率，計算輸出：光催化反應產氫速率mol/s ，入射光子數，平均產氫量子產率百分比，平均光-氫能量轉化效率百分比。
  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，無外屆光源影響分析測試，內部配有導軌、反射鏡、精密升降臺平臺，可以實現水平光路，也可以實現垂直光路。
  10)系統包含光學平臺（900*1200mm）、暗箱、品牌電腦、控制及數據采集軟件。
  11)※瞬態定制軟件，的硬件、軟件降噪算法，實時采集并分析數據出譜圖，分別完成粉末樣品和溶液樣品的分析。
  12)安裝、調試及技術培訓，培訓內容包括儀器的技術原理、操作、數據處理、基本維護等。