系統簡介：

穩(wěn)態(tài)表面光電壓測試系統主要用于半導體粉末材料的光生電壓性能的測試分析，可開展光催化等方面的機理研究，主要應用于測量光電功能材料的表面光伏、表面光電流、估算光電轉換效率、研究光催化機理、光解水制氫、太陽能電池、光電氣敏傳感器等。

表面光電壓譜與普通的通透射光譜不同,它是作用光譜,是利用調制光激發(fā)而產生光伏信號。因此所檢測的信號包括兩方面信息：一個是常見的光電壓強度譜,它正比于樣品的吸收光譜;另一個是相位角譜。 SPV信號的實質是對樣品施加在強度上正弦調制的光脈沖,將會導致一個相同頻率調制的,而且是正弦波的表面電勢的變化。影響表面電勢值的是少數載流子平均擴散距離內的光生電子或空穴,即Vspv在比少數載流子平均壽命更長的時間后才出現極值。因此,在人射光脈沖和 Vspv.的極值之間有一個時間延遲，也即相位差。

穩(wěn)態(tài)表面光電壓測試系統特點：

1.    模組化設計，緊扣用戶需求，經濟靈活，適用面廣，升級、改造、維護均很方便；

2.    可選大功率鹵鎢燈或大功率氙燈光源，也可使用用戶已有或指定的光源；

3.    獨特的分光系統，保證良好的波長準確度和重復性，消除多級譜的影響，雜散光??；

4.    具有弱信號處理能力，可有效提高信噪比，保證測量精度；

5.    光路設計一體化、所有光路均在暗室中或封閉光路中進行，無外界雜光干擾

6.    自主研發(fā)高性能弱信號處理器，可配置進口直流信號隔離前置放大器，有效隔離偏光照射樣品產生的直流分量，并可進行所有控制信號的自動切換。

7.    配套完整的全自動化專用系統軟件

測試項目：

表面光電壓SPV、表面光電流SPC、相位角。

測試樣品：粉末狀材料（主要代表有TiO2、ZnO、CdS、GaAs、CdTe、CdSe等）

技術背景：

表面光電壓是固體表面的光生伏特效應,是光致電子躍遷的結果。

1876年,W.GAdam就發(fā)現了這一光致電子躍遷現象;1948年才將這一光生伏特效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極佳途徑,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,歷史性的第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技術是最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(fā)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。

由于SPV技術的諸多優(yōu)點,SPV技術得到了廣泛的應用，尤其是今年來隨著微弱信號檢測水平的提高和計算機技術的進展,SPV技術應用的范圍得到了很大的擴展。系統特點如下：

技術參數：

光電壓譜測量	最小電壓>10nV；功能材料的光電性質，可開展光催化等方面的機理研究
光電流譜測量	最小電流>10 pA；研究功能材料光電流性質，可應用于太陽能電池、光解水制氫等方面的研究
光伏相位譜分析	相檢測范圍：-180°至+180°；可用于研究光生電荷的性質，如：光生電荷擴散方向；解析光生電荷屬性等
表面光電壓、光電流、相位譜分析的光譜波長范圍	200-1600nm，可以全光譜連續(xù)掃描，光譜分辨率0.1nm，波長準確度±0.1nm
光源配置	氙燈光源（nm，標配）；鹵素燈光源（400-1600nm，選配）；氘燈光源（190-400nm，選配）
標配配件	光學平臺、機箱機柜、工業(yè)電腦、標準屏蔽插排等

穩(wěn)態(tài)表面光電壓測試系統暗箱內部：

測試系統樣品室采用暗箱避光設計結構；樣品室內上方為主光光源出光口，出光口角度出廠前已調整好，可準確照射在樣品上；粉末狀測試樣品置于樣品盒內進行測試，樣品盒外側有電流/電壓測試切換按鈕，方便切換測試功能

軟件系統：

軟件可實現對樣品的全自動控制測試，自動掃描、信號放大、A/D、數據采集和數據處理，圖表文件自動生成與顯示；支持多種格式的數據和圖片備份及打印輸出功能，可導出為Excel、TXT 、XLS等格式的文件和數據；支持多組數據對比功能；粗大誤差的自動去除，系統誤差、線性誤差、周期誤差、T誤差的自動校驗。

測量系統示意圖：

1.    氙燈光源；2.單色儀；3.斬波器；4.匯聚透鏡；5.反射鏡；6頻率調制光；7鎖相放大器；8計算機含控制軟件

SPV表面光電壓譜樣品池結構及數據分析	SPC表面光電流譜樣品池結構及數據分析

相關組件：

	氘燈光源 氘燈光源主要用于紫外，可到真空紫外界限195nm，并且波長越短，亮度越高，在360nm以下比一般鹵鎢燈的輻亮度高。氘燈光源室內置長壽命氘燈燈泡，用戶可自行更換?？捎米鳘毩⒌淖贤夤庠?，熒光光源的激發(fā)光源，或與我公司生產的單色儀、光譜儀、樣品室、濾光片輪等配套使用組成各種應用系統。
	鹵鎢燈光源 鹵鎢燈光源室內置德國OSRAM原裝進口燈泡及燈座，使用壽命長，用戶可自行更換燈泡。光源具有色溫高，光效高，光通穩(wěn)定的特點，燈泡壽命終止時的光通量為開始時的95~98%，可基本保持恒定。輸出光通量波動僅為0.12%~0.2%。該光源可與我公司生產的單色儀、樣品室、濾光片輪等配套使用組成各種應用系統，也可單獨作為照明光源使用。
	氙燈光源 氙燈光源室內置德國OSRAM原裝進口高壓短弧氙燈，亮度高于國產燈源數倍，壽命長，更換方便。光源室的F/#連續(xù)可調，且高壓觸發(fā)器置于光源室內部，避免光源室與電源之間傳遞高壓造成安全隱患。關閉電源后，風冷系統繼續(xù)工作保證光源室和電源充分冷卻以延長各零組件壽命。