背景（jǐng）技術及優勢

表麵光電壓（yā）是固體表麵的光生伏（fú）特效應，是光（guāng）致電子躍遷的結果。

1876年，W.GAdam就發現了這一光致電子躍遷現象;

1948年才將（jiāng）這一光生伏特效應作為光譜檢測技術應用（yòng）於半導體材料的特征（zhēng）參數和表麵特（tè）性研究上，這（zhè）種光譜技術稱為（wéi）表麵電（diàn）壓技術（Surface Photovoltaic Technique，簡稱（chēng）SPV）或表麵光電壓譜（Surface Photovoltaic Spectroscopy，簡稱SPS）。表麵光電壓技術（shù）是一（yī）種研（yán）究 半導體特征參數（shù）的極佳途徑，這種方法是通過對材料光（guāng）致表麵電壓的改變進行分析來獲得相關（guān）信息的。

1970年（nián），表麵光伏研究獲（huò）得重大突（tū）破（pò），美國麻省理工（gōng）學院Gates教授的研究小組在（zài）用低於禁帶寬（kuān）度能量的光照（zhào）射CdS表麵時，曆史性的第一次獲得入射光波長與（yǔ）表麵光（guāng）電壓的譜圖，以此來確（què）定（dìng）表麵態的能級，從而（ér）形成了表麵光電壓這一新的研究測試（shì）手段。

SPV技術是十分靈敏的固體表麵性質研究的方法之一，其特點是操作簡單、再現性好、不汙染樣品，不破壞樣品形貌，因而被（bèi）廣（guǎng）泛應用於解析光電材料光生電荷行為的（de）研究中。

SPV技術所檢測的信息主要是（shì）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（de）影響（xiǎng），這對光敏表麵的性質及界麵電子轉移過（guò）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（yòu）導的表麵電荷的變化，其檢測（cè）靈敏度（dù）很高，而借助場誘導表麵光電壓譜技術可以用來測定半（bàn）導體的導電類型（xíng）（特（tè）別（bié）是（shì）有機（jī）半導體的導電類型）、半導體表麵參數，研究納米晶體材料的（de）光（guāng）電特性，了解半導體光激發電荷分（fèn）離和電荷轉移過程，實現半導體的譜帶解釋，並為研究符合體係的光敏過程和光致界麵電荷轉移過程提供可行性方（fāng）法。

由於SPV技術的諸多優點，SPV技術（shù）得到了廣泛的應用，尤（yóu）其是今年來隨著激光光源的應用、微弱信號檢測水平的提高和計算機技術的進展，SPV技術應用的範圍得到了很大的擴展。

主要應用

半導體材料的光生電壓性能的（de）測試（shì）分析、可開（kāi）展光催化等方麵的（de）機理研（yán）究，應用於太陽能電池（chí）、光解水製氫等方麵的研究，可用於研究光生電荷的性質，如：光生電荷（hé）擴散方向（xiàng）；解析光生（shēng）電荷屬性等。主要代表材料有TiO2、ZnO、CdS、GaAs、CdTe、CdSe等。

表麵光電壓（yā）譜的技術參數（shù）:
1)光電壓譜測量：最小電壓>100nV；功能材料（liào）的（de）光電性質，可開展光催化等（děng）方麵（miàn）的機理研（yán）究；
2)光電流譜測量（liàng）：最小電流>100 pA；研究（jiū）功能材料光電流性質，可應用於太陽能電池（chí）、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°；可用於研究光生電（diàn）荷的性質，如：光（guāng）生電荷擴散方向；解析（xī）光生電荷屬性等；
4)表麵光電壓、光電流（liú）、相位譜分（fèn）析的光譜波長範圍：200-1600nm，可以（yǐ）全光譜連續掃描，光譜分辨率0.1nm，波長準確度±0.1nm；
5)可以（yǐ）實現任（rèn）意定波長（zhǎng）下，不同強度光照下的表麵光電壓、光（guāng）電流、相位譜分析，實現光譜分析（xī）的多元化；
6)光（guāng）路設計一（yī）體化、所有光路均在暗室中或封閉光路中進行，無外（wài）界雜光幹擾；
7)光源配置：氙燈光源（200/300-1100nm）；鹵素燈光源（400-1600nm）；氘燈光源（190-400nm）；
8)氙燈光源500W，點（diǎn）光源（2-6mm），可以實現變焦，實現軟件反（fǎn）控（kòng）調節光的輸入功率，可以實（shí）現250W-500W連續可調，USB接口控製，完成5）的測試分析；
9)單色儀：出入口可平行或垂直，焦距300mm，相（xiàng）對孔徑：F/4.8，光（guāng）學結構：非對稱水平Czerny-Tuner光路（lù），光柵麵積55*55mm，最（zuì）小步距0.0023nm，光譜範（fàn）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,標配濾光片（piàn）3片，範（fàn）圍185-1600nm；
11)鎖相放大器（斯坦福）：
        a.mHz-102.4kHz頻率範圍；
        b.大於100dB動態存儲；
        c.5ppm/oC的穩定性；
        d.0.01度相（xiàng）位分辨率；
        e.時間常數10us-30ks；
        f.同步參考源信號；
        g.GPIB及RS232接口；
        h.9轉25串口線；
        i.USB轉232串口線
12)斬波（bō）器（賽恩科儀）：

           1.20Hz—10kHz斬波頻率；

           2.多葉片選擇（標配10槽），高精度（dù）鎖相環；

           3.LCD顯示，單編碼器控製（zhì）；

           4.USB遠控控製接口（kǒu）；

           5.帶有外部觸發控製方式；

           6.TTL/CMOS 電平輸入和（hé）輸出。

13)專用控製軟件，數據記載，數據保（bǎo）存，應用於表麵光電壓譜的數據反饋，可以反控單色儀、鎖相放大器（SR810、SR830、7265、7225）、斬波器、光（guāng）源，根據需求自行修改參數，可根據需求進行源數據導出；
14)主要配件：  

        a.光學導軌（guǐ）及滑塊；
        b.封閉的光學（xué）光路係統；
        c.標準的光學暗室；
        d.光電壓及光電流池；
        e.外電場調係（xì）統；
        f.電流-電壓轉換器；
        g.計算機（選配）；
        h.光學平台（選配）。

                    表麵光電壓譜的測量方法示意圖

（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）製光；7鎖相放大器（斯坦福）；8計算機含控製軟（ruǎn）件（jiàn））

                     SPV表麵光電壓譜 樣品池結構及數據分析

                    SPC表麵（miàn）光電流譜 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.