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瞬态表面光电压谱仪(TPV)

瞬态表面光电压谱给出了不同样品光生电荷分离的动力学信息, 正向光伏信号代表光生电子由表面向内部转移。

  • 型  号:CEL-TPV1000
  • 产  地:北京
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    优势特点
    表面光电压是固体表面的光生伏特效应,是光致电子跃迁的结果。
    1876年,W.GAdam就发现了这一光致电子跃迁现象;
    1948年才将这一光生伏特效应作为光谱检测技术应用于半导体材料的特征参数和表面特性研究上,这种光谱技术称为表面电压技术(Surface Photovoltaic Technique,简称SPV)或表面光电压谱(Surface Photovoltaic Spectroscopy,简称SPS)。表面光电压技术是一种研究半导体特征参数的极佳途径,这种方法是通过对材料光致表面电压的改变进行分析来获得相关信息的。
    1970年,表面光伏研究获得重大突破,美国麻省理工学院Gates教授的研究小组在用低于禁带宽度能量的光照射CdS表面时,历史性的第一次获得入射光波长与表面光电压的谱图,以此来确定表面态的能级,从而形成了表面光电压这一新的研究测试手段。
    SPV技术是最灵敏的固体表面性质研究的方法之一,其特点是操作简单、再现性好、不污染样品,不破坏样品形貌,因而被广泛应用于解析光电材料光生电荷行为的研究中。
    SPV技术所检测的信息主要是样品表层(一般为几十纳米)的性质,因此不受基底或本体的影响,这对光敏表面的性质及界面电子转移过程的研究显然很重要。由于表面电压技术的原理是基于检测由入射光诱导的表面电荷的变化,其检测灵敏度很高,而借助场诱导表面光电压谱技术可以用来测定半导体的导电类型(特别是有机半导体的导电类型)、半导体表面参数,研究纳米晶体材料的光电特性,了解半导体光激发电荷分离和电荷转移过程,实现半导体的谱带解释,并为研究符合体系的光敏过程和光致界面电荷转移过程提供可行性方法。
          半导体激光器从某一稳定工作状态过渡到另一稳定工作状态的过程中所出现的瞬态现象,或对阶跃电流的响应。主要有激射延迟、张弛振荡和自脉动。这些现象限制着半导体激光器振幅调制或频率调制的性能,特别是最高调制速率。
           瞬态表面光电压谱给出了不同样品光生电荷分离的动力学信息, 正向光伏信号代表光生电子由表面向内部转移。 通常半导体材料的瞬态光伏分为漂移和扩散过程,分别对应短时间范围和长时间范围的光伏信号。






    产品应用
    光生载流子动力学主要测试技术,载流子动力学测试技术主要有电学和谱学两类.电学方法主要是光电化学,测量方式又分时间域和频率域.时间域方法主要有瞬态光电压(TPV)和瞬态光电流(TPC),频率域方法主要有电化学阻抗谱(EIS)和光强度调制光电压谱(IPVS)和光强度调制光电流谱(IMPS)等.谱学方法主要是瞬态吸收光谱和瞬态荧光光谱。这里主要介绍时间域的光电化学测量方法(以TPV为例)。瞬态吸收光谱是研究半导体光生载流子动力学过程和反应历程的强有力手段之一,它可以获得半导体体内光生载流子产生、俘获、复合、分离过程的重要微观信息。
    半导体激光器从某一稳定工作状态过渡到另一稳定工作状态的过程中所出现的瞬态现象,或对阶跃电流的响应。主要有激射延迟、张弛振荡和自脉动。这些现象限制着半导体激光器振幅调制或频率调制的性能,特别是最高调制速率。
    瞬态表面光电压谱给出了不同样品光生电荷分离的动力学信息, 正向光伏信号代表光生电子由表面向内部转移。 通常半导体材料的瞬态光伏分为漂移和扩散过程,分别对应短时间范围和长时间范围的光伏信号。


    详细介绍
    瞬态表面光电压实验光源为激光器, 激光脉冲半宽为5 ns, 激光波长为355 nm. 脉冲激光经棱镜分光后被分别射入光电倍增管和样品池中,激光强度通过渐变圆形中性滤光片进行调节. 光电倍增管记录参比信号, 样品信号经放大器(100 MΩ的输入阻抗, 1 kΩ输出阻抗的放大器)放大进入500MHz 的数字示波器(Tektronix)进行记录。 样品池由具有良好屏蔽电磁噪音的材料制成。样品池内部结构由上至下分别为: 铂网电极(直径为5 mm, 透光率为70%), 云母(厚度约10 μm), 被测样品, FTO电极。
    瞬态光电压研究光生电子的传输行为,其光电压响应包括上升和衰退两部分,光电压上升部分在物理上对应于Ti O₂电极导电基底电子浓度增加(类似于电容充电过程),此过程由光生电子扩散到达基底引起,光电压下降部分主要对应于电子离开导电基底的复合过程(类似于电容放电过程)。


    规格参数
    1) 瞬态表面光电压谱光生载流子动力学;瞬态光电压研究光生电子的传输行为;
    2)可分析样品为催化剂粉末材料,采用三明治结构样品池
    3) ※可分析样品为光电器件,在溶液状态下分析TPV信号,测试样品的表面光电压信号和电子扩散长度;
    4)※Nd:YAG激光器:脉冲宽度:8ns @1064 nm, 7ns@532 nm, 6nm@355 nm,6nm@266 nm;光斑尺寸:7 mm; 激光输出能量:200 mJ@1064 nm, 100 mJ@532 nm, 40 mJ@355 nm,20mJ@266 nm;频率1~20Hz;稳定性<3%,RMS<1ns;
    5)前置放大器,2通道,DC~350MHZ带宽,升降时间1ns,噪音6.4nv/HZ;
    6)数字荧光示波器,500 MHz 带宽,2 条模拟通道,所有通道上实时采样率高达 5 GS/s,所有通道记 10k 记录长度,3,600 wfms/s 连续波形捕获速率,高级触发套件,前面板 USB 主机端口,可以简便地存储和传送测量数据25 种自动测量标配 FFT,多语言用户界面,自动检测异常波形, 接口支持有源探头、差分探头和电流探头,自动定标和确定单位,配备 USB 主控端口,可以轻松将测量信息存储和传输到个人计算机中,个人计算机通信软件使您能够轻松将屏幕图像和波形数据拖入独立桌面应用程序或直接拖入 Microsoft Word 和 Excel。
    7)※光功率计,测试波长范围190-11000nm,功率范围0-2000mw,四挡量程自动分辨,可切换光功率密度,配合软件实时数据采集,软件还内置了量子效率计算功能,可以根据参数自动计算出光源强度和产氢效率,计算输出:光催化反应产氢速率mol/s ,入射光子数,平均产氢量子产率百分比,平均光-氢能量转化效率百分比。
    8)配置不锈钢粉末样品池,石英溶液样品池各一套,分别用于粉末样品和器件样品分析。
    9)所有光路均置于封闭暗箱内,无外届光源影响分析测试,内部配有导轨、反射镜、精密升降台平台,可以实现水平光路,也可以实现垂直光路。
    10)系统包含光学平台(900*1200mm)、暗箱、品牌电脑、控制及数据采集软件。
    11)※专用瞬态定制软件,专用的硬件、软件降噪算法,实时采集并分析数据出谱图,分别完成粉末样品和溶液样品的分析。
    12)安装、调试及技术培训,培训内容包括仪器的技术原理、操作、数据处理、基本维护等。


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