背景技術(shù)及優(yōu)勢(shì)  ：

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)稱為表面電壓技術(shù)（SurfacePhotovoltaicTechnique，簡(jiǎn)稱SPV）或表面光電壓譜（SurfacePhotovoltaicSpectroscopy,，簡(jiǎn)稱SPS）,。表面光電壓技術(shù)是一種研究半導(dǎo)體特征參數(shù)的極加途徑，這種方法是通過對(duì)材料光致表面電壓的改變進(jìn)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(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),，歷史性的一次獲得入射光波長(zhǎng)與表面光電壓的譜圖,，以此來確定表面態(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)可以用來測(cè)定半導(dǎo)體的導(dǎo)電類型（特別是有機(jī)半導(dǎo)體的導(dǎo)電類型）、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)移過程，實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)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,。  

由于SPV技術(shù)的諸多優(yōu)點(diǎn)，SPV技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用,，尤其是今年來隨著激光光源的應(yīng)用,、微弱信號(hào)檢測(cè)水平的提高和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)展，SPV技術(shù)應(yīng)用的范圍得到了很大的擴(kuò)展,。  

CEL-SPS1000表面光電壓譜儀主要應(yīng)用：  

半導(dǎo)體材料的光生電壓性能的測(cè)試分析,、可開展光催化等方面的機(jī)理研究，應(yīng)用于太陽(yáng)能電池,、光解水制氫等方面的研究,，可用于研究光生電荷的性質(zhì)，如：光生電荷擴(kuò)散方向,；解析光生電荷屬性等,。主要代表材料有TiO2、ZnO,、CdS,、GaAs、CdTe,、CdSe等,。  

CEL-SPS1000表面光電壓譜儀的技術(shù)參數(shù)：

1)光電壓譜測(cè)量：小電壓>10nV；功能材料的光電性質(zhì),，可開展光催化等方面的機(jī)理研究,；  

2)光電流譜測(cè)量：小電流>10pA；研究功能材料光電流性質(zhì),，可應(yīng)用于太陽(yáng)能電池,、光解水制氫等方面的研究；  

3)光伏相位譜分析：相檢測(cè)范圍：-180°至+180°,；可用于研究光生電荷的性質(zhì),，如：光生電荷擴(kuò)散方向；解析光生電荷屬性等,；  

4)表面光電壓,、光電流、相位譜分析的光譜波長(zhǎng)范圍：200-1600nm,，可以全光譜連續(xù)掃描,，光譜分辨率0.1nm,，波長(zhǎng)準(zhǔn)確度±0.1nm；  

5)可以實(shí)現(xiàn)任意定波長(zhǎng)下,，不同強(qiáng)度光照下的表面光電壓,、光電流,、相位譜分析,，實(shí)現(xiàn)光譜分析的多元化；  

6)光路設(shè)計(jì)一體化,、所有光路均在暗室中或封閉光路中進(jìn)行,，無外界雜光干擾；  

7)光源配置：氙燈光源（200/300-1100nm）,；鹵素?zé)艄庠矗?00-1600nm）,；氘燈光源（190-400nm）；  

8)氙燈光源500W,，點(diǎn)光源（2-6mm）,，可以實(shí)現(xiàn)變焦，實(shí)現(xiàn)軟件反控調(diào)節(jié)光的輸入功率,，可以實(shí)現(xiàn)250W-500W連續(xù)可調(diào),，USB接口控制，完成5）的測(cè)試分析,；  

9)單色儀：出入口可平行或垂直,，焦距300mm，相對(duì)孔徑：F/4.8,，光學(xué)結(jié)構(gòu)：非對(duì)稱水平Czerny-Tuner光路,，光柵面積55*55mm，小步距0.0023nm,，光譜范圍200-1600nm,；  

10)配置全自動(dòng)6檔濾光片輪，消除各種雜散光尤其>600nm,標(biāo)配濾光片3片,，范圍185-1600nm,；  

11)鎖相放大器（斯坦福）：  

a.mHz-102.4kHz頻率范圍；  

b.大于100dB動(dòng)態(tài)存儲(chǔ),；  

c.5ppm/oC的穩(wěn)定性,；  

d.0.01度相位分辨率；  

e.時(shí)間常數(shù)10us-30ks,；  

f.同步參考源信號(hào),；  

g.GPIB及RS232接口；  

h.9轉(zhuǎn)25串口線,；  

i.USB轉(zhuǎn)232串口線,。

12)斬波器（斯坦福）:  

a.具有電壓控制輸入,，四位數(shù)字頻率顯示，十段頻率控制,，和兩種可選工作模式的參考輸出,；  

b.4Hz—3.7kHz斬波頻率；  

c.單光束和雙光束調(diào)制,；  

d.低相位抖動(dòng)頻和差頻參考信號(hào)輸出,；  

e.USB轉(zhuǎn)232串口線；  

13)ZL控制軟件,，數(shù)據(jù)記載,，數(shù)據(jù)保存，應(yīng)用于表面光電壓譜的數(shù)據(jù)反饋,，可以反控單色儀,、鎖相放大器（SR810、SR830,、7265,、7225）、斬波器,、光源,，根據(jù)需求自行修改參數(shù)，可根據(jù)需求進(jìn)行源數(shù)據(jù)導(dǎo)出,；  

14)主要配件：a.光學(xué)導(dǎo)軌及滑塊,；  

b.封閉的光學(xué)光路系統(tǒng)；  

c.標(biāo)準(zhǔn)的光學(xué)暗室,；  

d.光電壓及光電流池,；  

e.外電場(chǎng)調(diào)系統(tǒng)；  

f.電流-電壓轉(zhuǎn)換器,；  

g.計(jì)算機(jī)（選配）,；  

h.光學(xué)平臺(tái)（選配）。  

表面光電壓譜的測(cè)量方法示意：

（1.氙燈光源,；2.單色儀,；3.斬波器（斯坦福）；4.匯聚透鏡,；5.反射鏡,；6頻率調(diào)制光；7鎖相放大器（斯坦福）,；8計(jì)算機(jī)含控制軟件）  

SPV表面光電壓譜樣品池結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)分析  

SPC表面光電流譜樣品池結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)分析  

Schemeofthesurfacephotovoltage(SPV)setupappliedforthemeasurementsonmultilayeredsampleofCdTeandCdSeNCs.Excitonsarecreateduponlightexcitation,whichdiffusethroughthestructureandmayreachandbecomeseparatedatthetypeIICdTe/CdSeinterface.TherandomdiffusionofseparatedchargescreatesanelectricfieldmeasuredastheSPVsignalUbytwotransparentouterFTOelectrodesinacapacitorarrangement.