系統(tǒng)簡介：

穩(wěn)態(tài)表面光電壓測試系統(tǒng)主要用于半導(dǎo)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(jī)理研究，主要應(yīng)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(zhuǎn)換效率、研究光催化機(jī)理、光解水制氫、太陽能電池、光電氣敏傳感器等。

穩(wěn)態(tài)表面光電壓測試系統(tǒng)譜與普通的通透射光譜不同,它是作用光譜,是利用調(diào)制光激發(fā)而產(chǎn)生光伏信號。因此所檢測的信號包括兩方面信息：一個(gè)是常見的光電壓強(qiáng)度譜,它正比于樣品的吸收光譜;另一個(gè)是相位角譜。 SPV信號的實(shí)質(zhì)是對樣品施加在強(qiáng)度上正弦調(diào)制的光脈沖,將會導(dǎo)致一個(gè)相同頻率調(diào)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(shù)載流子平均擴(kuò)散距離內(nèi)的光生電子或空穴,即Vspv在比少數(shù)載流子平均壽命更長的時(shí)間后才出現(xiàn)極值。因此,在人射光脈沖和 Vspv.的極值之間有一個(gè)時(shí)間延遲，也即相位差。

系統(tǒng)特點(diǎn)：

1. 模組化設(shè)計(jì)，緊扣用戶需求，經(jīng)濟(jì)靈活，適用面廣，升級、改造、維護(hù)均很方便；

2. 穩(wěn)態(tài)表面光電壓測試系統(tǒng)可選大功率鹵鎢燈或大功率氙燈光源，也可使用用戶已有的光源；

3. 特別的分光系統(tǒng)，保證良好的波長準(zhǔn)確度和重復(fù)性，消除多級譜的影響，雜散光小；

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(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

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

7. 配套完整的全自動(dòng)化專用系統(tǒng)軟件

測試項(xiàng)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(shù)背景：

表面光電壓是固體表面的光生伏效應(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年才將這一光生伏效應(yīng)作為光譜檢測技術(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)(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(shù)是一種研究半導(dǎo)體特征參數(shù)途徑,這種方法是通過對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(shù)是固體表面性質(zhì)研究的方法之一,其特點(diǎn)是操作簡單、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)的原理是基于檢測由入射光誘導(dǎo)的表面電荷的變化,其檢測靈敏度很高，而借助場誘導(dǎo)表面光電壓譜技術(shù)可以用來測定半導(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，尤其是今年來隨著微弱信號檢測水平的提高和計(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。系統(tǒng)特點(diǎn)如下：

技術(shù)參數(shù)：

測試系統(tǒng)暗箱內(nèi)部：

測試系統(tǒng)樣品室采用暗箱避光設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)；樣品室內(nèi)上方為主光光源出光口，出光口角度出廠前已調(diào)整好，可準(zhǔn)確照射在樣品上；粉末狀測試樣品置于樣品盒內(nèi)進(jìn)行測試，樣品盒外側(cè)有電流/電壓測試切換按鈕，方便切換測試功能

軟件系統(tǒng)：

軟件可實(shí)現(xiàn)對樣品的全自動(dòng)控制測試，自動(dòng)掃描、信號放大、A/D、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，圖表文件自動(dòng)生成與顯示；支持多種格式的數(shù)據(jù)和圖片備份及打印輸出功能，可導(dǎo)出為Excel、TXT 、XLS等格式的文件和數(shù)據(jù)；支持多組數(shù)據(jù)對比功能；粗大誤差的自動(dòng)去除，系統(tǒng)誤差、線性誤差、周期誤差、T誤差的自動(dòng)校驗(yàn)。

測量系統(tǒng)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(diào)制光；7鎖相放大器；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

相關(guān)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(nèi)置長壽命氘燈燈泡，用戶可自行更換。可用作獨(dú)立的紫外光源，熒光光源的激發(fā)光源，或與我公司生產(chǎn)的單色儀、光譜儀、樣品室、濾光片輪等配套使用組成各種應(yīng)用系統(tǒng)。
	鹵鎢燈光源 鹵鎢燈光源室內(nèi)置德國OSRAM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(diǎn)，燈泡壽命終止時(shí)的光通量為開始時(shí)的95~98%，可基本保持恒定。輸出光通量波動(dòng)僅為0.12%~0.2%。該光源可與我公司生產(chǎn)的單色儀、樣品室、濾光片輪等配套使用組成各種應(yīng)用系統(tǒng)，也可單獨(dú)作為照明光源使用。
	氙燈光源 氙燈光源室內(nèi)置德國OSRAM高壓短弧氙燈，亮度高于國產(chǎn)燈源數(shù)倍，壽命長，更換方便。光源室的F/#連續(xù)可調(diào)，且高壓觸發(fā)器置于光源室內(nèi)部，避免光源室與電源之間傳遞高壓造成安全隱患。關(guān)閉電源后，風(fēng)冷系統(tǒng)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。

光柵掃描單色儀 光柵掃描單色儀，配置濾光片輪，消除二次色散設(shè)計(jì)，有效抑制雜散光；單色儀采用多光柵塔臺式分光結(jié)構(gòu)，可根據(jù)需求靈活配置多塊光柵；集成式軟件可自動(dòng)控制光柵轉(zhuǎn)換、濾光片更換和波長掃描，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)寬光譜測試；單色儀產(chǎn)品可與我公司光源、探測器等產(chǎn)品靈活組合搭建，廣泛應(yīng)用于我公司各光譜測試系統(tǒng)。

光學(xué)斬波器 光學(xué)斬波器是一種高精密的光學(xué)設(shè)備，主要作用是將連續(xù)光調(diào)制成為有固定頻率的光，同時(shí)輸出調(diào)制頻率；通常是與鎖相放大器配合使用；光學(xué)斬波器一般由如下幾個(gè)部件構(gòu)成：控制單元、斬波裝置、斬波片和連接線等。

具有自動(dòng)獲取，自動(dòng)定相，自動(dòng)存儲，自動(dòng)補(bǔ)償功能

鎖相放大器 鎖相放大器是用來檢測極微弱的AC信號（可低至nV級）的高靈敏數(shù)據(jù)采集器，即使在噪聲高于信號數(shù)千倍的情況下，也可得到精確的測量；鎖相放大器是使用PSD相位敏感檢測器的技術(shù)，只有存在于特定參考頻率的信號可被挑選出來，而其他頻率的噪聲則不會被檢出。

主要性能如下：

1) 輸入端沒有跟蹤帶通濾波器因?yàn)樗臄?shù)字信號處理設(shè)計(jì)使它本身就具有很大的動(dòng)態(tài)存儲。

2) 高動(dòng)態(tài)存儲，數(shù)字化濾波

3) 數(shù)字相位移動(dòng),相位測量的分辨率為0.01°，并且X輸出與Y輸出正交，分辨率為0.001°。

4) 頻率合成器，內(nèi)置的直接數(shù)字合成源能夠產(chǎn)生失真極小（0.80 dBc）的參考信號。當(dāng)使用外部參考信號時(shí)，合成源則根據(jù)參考信號進(jìn)行相位鎖定。

5) 實(shí)用特點(diǎn)，自動(dòng)功能允許儀器對參數(shù)進(jìn)行頻繁、自動(dòng)的調(diào)整。只需按一鍵就可以對增益、相位、補(bǔ)償和動(dòng)態(tài)存儲進(jìn)行快速優(yōu)化。

6) 模擬輸入和輸出，標(biāo)準(zhǔn)的RS-232和GPIB(IEEE-488.2)接口，操作簡便。