背景技術及優勢：

   表麵光電（diàn）壓是固體表麵的光生伏特效應，是光（guāng）致電子躍遷（qiān）的結（jié）果。

   1876年，W.GAdam就發現了這一光致電（diàn）子躍遷（qiān）現象;1948年才將（jiāng）這一光生（shēng）伏特效應作為光譜檢測技術應用（yòng）於半導體材料的特征參數和表麵特性研究上，這種光譜技術稱為表麵電壓技術（Surface Photovoltaic Technique，簡稱SPV）或表麵光電壓譜（Surface Photovoltaic Spectroscopy，簡稱（chēng）SPS）。表麵光（guāng）電壓（yā）技術是一種研究 半導體特（tè）征參數的極佳（jiā）途徑（jìng），這種方法是通過對材料（liào）光致表麵電壓（yā）的改變進行分析（xī）來獲得相關信息的。

   1970年，表麵光伏（fú）研究獲（huò）得重大突破，美國麻省理工學院Gates教授的研究小組在用低於禁帶（dài）寬度能量的光照射CdS表麵時，曆史性的獲得入射光波長與表麵光電壓（yā）的譜圖，以此來確定表麵態的能級，從而形成了表麵光電壓這一新的研究測試手（shǒu）段。

   SPV技術（shù）是靈敏（mǐn）的固體表麵（miàn）性質研究（jiū）的方法之一，其特點（diǎn）是操作簡單、再現性好、不汙染樣（yàng）品，不破壞樣品形貌，因而被廣泛應用（yòng）於解析光電（diàn）材料光生電荷行為的研究中。

   SPV技術所檢測的信息主要（yào）是樣品表層（céng）（一般為幾十（shí）納米）的性質，因此不（bú）受基底或本體的影響，這對光敏表麵的性質及界麵電子轉移過程的研究顯然很重要。由於表麵電壓技術的原理是基於檢測由入射光誘導的表麵電荷的變化，其檢測靈敏度很高，而借助（zhù）場誘導表麵（miàn）光電壓譜技術可以用來測定半導體的導電類（lèi）型（特別是有機半導體的導電類型）、半導體表麵參數，研究納米晶體材料的光電特（tè）性，了解半導體（tǐ）光激發電荷分（fèn）離（lí）和電荷轉移過程，實現半導體的譜帶解釋，並為研究符合體係的光敏過程（chéng）和光致界麵電荷轉移過程提供可行性方法。

   由於SPV技術（shù）的諸多優點，SPV技術得到了廣泛的應用，尤其是今年來隨（suí）著激光光源的應用（yòng）、微弱信號檢測水平的提（tí）高和（hé）計算機技術的進展，SPV技術應用的範圍得到了很大的（de）擴展（zhǎn）。

主要應用：

  半導體材料的光（guāng）生電壓性能的測試分析、可開（kāi）展光催化等方麵的機（jī）理研究，應用於（yú）太陽能電池、光解水製（zhì）氫等方（fāng）麵的研究，可用（yòng）於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。主要代表材料有TiO₂、ZnO、CdS、GaAs、CdTe、CdSe等。

表麵光電壓譜的技術參數：

1)光電壓譜測量（liàng）：最小電壓>100nV；功能材料的光電性質，可開展光催化等方麵的機理研究；

2)光電流譜測量：最小電流>100 pA；研究功能材料光電（diàn）流性質，可應用於太陽能電池、光解水製氫等方麵的研究；

3)光伏相（xiàng）位譜分析：相檢測範圍：-180°至+180°；可用於（yú）研究光生電荷的性（xìng）質，如：光生電荷擴散方向；解析光生電荷屬性等；

4)表麵光電壓、光（guāng）電（diàn）流、相位譜分析的（de）光譜波（bō）長範圍：200-1600nm，可以全（quán）光譜連續掃描，光譜分辨率0.1nm，波長準確度±0.1nm；

5)可以實現任意定波長下，不同強（qiáng）度光照下（xià）的表麵光電壓（yā）、光電流、相位譜分析，實（shí）現光譜分析的多元化；

6)光路設計一體化、所有光（guāng）路均在暗室中（zhōng）或封閉光路中（zhōng）進行，無外（wài）界雜光（guāng）幹擾；

7)光源配置：氙燈光源（200/300-1100nm）；鹵（lǔ）素燈光（guāng）源（400-1600nm）；氘燈光源（190-400nm）；

8)氙燈光源500W，點光源（2-6mm），可以實（shí）現變焦，實（shí）現軟件（jiàn）反控調節光的輸入功率，可以實現250W-500W連續可調，USB接口控製，完成5）的測試分析；

9)單色儀：出入口（kǒu）可平行或垂直，焦距300mm，相對（duì）孔徑：F/4.8，光學結構：非對稱水平Czerny-Tuner光路，光柵麵積55*55mm，最小步距0.0023nm，光譜範圍200-1600nm；

10)配置全自動6檔濾光片輪，消除各種雜散光（guāng）尤其>600nm,標配濾光片3片，範圍185-1600nm；

11)鎖相放大器（斯坦福）：

a.mHz-102.4kHz頻率範圍；

b.大於（yú）100dB動態存（cún）儲；

c.5ppm/oC的穩定性；

d.0.01度相位分辨率；

e.時間常（cháng）數10us-30ks；

f.同步參（cān）考源信（xìn）號；

g.GPIB及RS232接口；

h.9轉25串口線；

i.USB轉232串口線

12)斬波器（qì）（斯坦福）:

a.具有電壓控製輸入（rù），四位數字頻率顯（xiǎn）示，十段頻率控製，和兩種（zhǒng）可選工作模式的參考輸出；

b.4Hz—3.7kHz斬波頻率；

c.單光束和雙光束調製；

d.低（dī）相（xiàng）位抖動（dòng）頻（pín）和差頻參考信號輸出；

e.USB轉232串口線；

13)專用控製（zhì）軟件，數據記載，數據保存，應用於（yú）表麵光電（diàn）壓譜（pǔ）的數據反饋，可以反控單色儀、鎖相放大器（SR810、SR830、7265、7225）、斬波器、光源（yuán），根據需求自行（háng）修改參數，可根據需求進行源數據導出；

14)主要配件：           

a.光學導軌及滑塊；

b.封閉的光學光路係統；

c.標準的光學暗室；

d.光電壓及（jí）光電流池；

e.外電場調係統（tǒng）；

f.電流-電壓轉換器；

g.計算機（選配）；

h.光學平台（選配）。

表麵光電壓譜（pǔ）的測量方法示意圖：


（1.氙燈光源；2.單色儀；3.斬（zhǎn）波器（qì）（斯坦福）；4.匯聚透鏡；5.反射鏡；6頻率調製光；7鎖相放大器（斯坦福）；8計算機含控製軟件）

             SPV表麵光電壓譜 樣品池結構及數據分析（xī）

              PC表麵光電（diàn）流譜 樣品池結構及數據分析

Scheme of thesurface photovoltage (SPV) setup applied for the measurements on multilayered sample of CdTe and CdSe NCs. Excitons are created upon light excitation, which diffuse through the structure and may reach andbecome separated at the type II CdTe/CdSe interface. The random diffusionof separated charges creates an electric field measured as the SPV signal U by two transparent outer FTO electrodes in a capacitor arrangement.