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(guò)對(duì)材料光致表面電壓的改變進(jìn)行分析來(lái)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(lái)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(guò)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(lái)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(guò)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(guò)程和光致界面電荷轉(zhuǎn)移過(guò)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(lái)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(kāi)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(kāi)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(wú)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.