瞬態(tài)表面光電壓譜的應(yīng)用
光生載流子動力學(xué)主要測試技術(shù)，載流子動力學(xué)測試技術(shù)主要有電學(xué)和譜學(xué)兩類.電學(xué)方法主要是光電化學(xué)，測量方式又分時間域和頻率域.時間域方法主要有瞬態(tài)光電壓（TPV）和瞬態(tài)光電流（TPC）,頻率域方法主要有電化學(xué)阻抗譜（EIS）和光強(qiáng)度調(diào)制光電壓譜（IPVS）和光強(qiáng)度調(diào)制光電流譜（IMPS）等.譜學(xué)方法主要是瞬態(tài)吸收光譜和瞬態(tài)熒光光譜。這里主要介紹時間域的光電化學(xué)測量方法（以TPV為例）。瞬態(tài)吸收光譜是研究半導(dǎo)體光生載流子動力學(xué)過程和反應(yīng)歷程的強(qiáng)有力手段之一,它可以獲得半導(dǎo)體體內(nèi)光生載流子產(chǎn)生、俘獲、復(fù)合、分離過程的重要微觀信息。
半導(dǎo)體激光器從某一穩(wěn)定工作狀態(tài)過渡到另一穩(wěn)定工作狀態(tài)的過程中所出現(xiàn)的瞬態(tài)現(xiàn)象，或?qū)﹄A躍電流的響應(yīng)。主要有激射延遲、張弛振蕩和自脈動。這些現(xiàn)象限制著半導(dǎo)體激光器振幅調(diào)制或頻率調(diào)制的性能，特別是調(diào)制速率。
瞬態(tài)光電壓譜(Transient photovoltage spectrum)給出了不同樣品光生電荷分離的動力學(xué)信息, 正向光伏信號代表光生電子由表面向內(nèi)部轉(zhuǎn)移。 通常半導(dǎo)體材料的瞬態(tài)光伏分為漂移和擴(kuò)散過程，分別對應(yīng)短時間范圍和長時間范圍的光伏信號。
瞬態(tài)表面光電壓工作原理
瞬態(tài)表面光電壓實(shí)驗(yàn)光源為激光器, 脈沖納秒激光經(jīng)棱鏡分光后被分別射入光電倍增管和樣品池中，激光強(qiáng)度通過漸變圓形中性濾光片進(jìn)行調(diào)節(jié). 光電倍增管記錄參比信號, 樣品信號經(jīng)放大器的數(shù)字示波器進(jìn)行記錄。 樣品池由具有良好屏蔽電磁噪音的材料制成。樣品池內(nèi)部結(jié)構(gòu)由上至下分別為: 鉑網(wǎng)電極, 云母片, 被測樣品, FTO電極。
瞬態(tài)光電壓研究光生電子的傳輸行為，其光電壓響應(yīng)包括上升和衰退兩部分，光電壓上升部分在物理上對應(yīng)于TiO?電極導(dǎo)電基底電子濃度增加（類似于電容充電過程），此過程由光生電子擴(kuò)散到達(dá)基底引起，光電壓下降部分主要對應(yīng)于電子離開導(dǎo)電基底的復(fù)合過程（類似于電容放電過程）。瞬態(tài)表面光電壓譜光生載流子動力學(xué)；瞬態(tài)光電壓研究光生電子的傳輸行為
技術(shù)參數(shù)
| 項(xiàng)目 | 參數(shù) |
| 激光器 | Nd:YAG脈沖納秒激光器（整機(jī)） |
| 激光器參數(shù) | 波長1064nm@320mJ；532nm@180mJ；355nm@60mJ；266nm@40mJ；脈沖寬度 (1064 nm) 10 - 14 ns；控溫精度0.05℃；內(nèi)部預(yù)熱器，可快速預(yù)熱 |
| OPO激光器(選配) | 波長范圍：210-2200nm連續(xù)可調(diào)，計(jì)算機(jī)控制波長調(diào)節(jié)，峰值能量輸出>20mJ，重復(fù)頻率20HZ |
| 系統(tǒng)時間分辨率 | 5ns |
| 探測靈敏度 | 0.1mOD |
| 數(shù)據(jù)采集 | 12bit/16bit高分辨率數(shù)字示波器 |
| 光路 | 采用全封閉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，無任何外部環(huán)境干擾 |
| 樣品室 | 激光耦合裝置；激光光斑聚焦調(diào)整；水平及垂直光路切換；可調(diào)光闌；匹配固體粉末及液體樣品池的光路結(jié)構(gòu) |
| 光功率計(jì) | 測試波長范圍190-11000nm，功率范圍0-2000mw; 配合軟件實(shí)時數(shù)據(jù)采集，軟件還內(nèi)置了量子效率計(jì)算功能 |
| 軟件 | 軟件集成控制脈沖激光器、OPO激光器、數(shù)據(jù)同步、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)放大、數(shù)據(jù)分析、全自動處理、數(shù)據(jù)導(dǎo)出等功能。 |
