瞬态表面光电压谱的应用
光生载流子动力学主要测试技术，载流子动力学测试技术主要有电学和谱学两类.电学方法主要是光电化学，测量方式又分时间域和频率域.时间域方法主要有瞬态光电压（TPV）和瞬态光电流（TPC）,频率域方法主要有电化学阻抗谱（EIS）和光强度调制光电压谱（IPVS）和光强度调制光电流谱（IMPS）等.谱学方法主要是瞬态吸收光谱和瞬态荧光光谱。这里主要介绍时间域的光电化学测量方法（以TPV为例）。瞬态吸收光谱是研究半导体光生载流子动力学过程和反应历程的强有力手段之一,它可以获得半导体体内光生载流子产生、俘获、复合、分离过程的重要微观信息。
半导体激光器从某一稳定工作状态过渡到另一稳定工作状态的过程中所出现的瞬态现象，或对阶跃电流的响应。主要有激射延迟、张弛振荡和自脉动。这些现象限制着半导体激光器振幅调制或频率调制的性能，特别是*调制速率。
瞬态光电压谱(Transient photovoltage spectrum)给出了不同样品光生电荷分离的动力学信息, 正向光伏信号代表光生电子由表面向内部转移。 通常半导体材料的瞬态光伏分为漂移和扩散过程，分别对应短时间范围和长时间范围的光伏信号。
瞬态表面光电压工作原理
瞬态表面光电压实验光源为激光器, 脉冲纳秒激光经棱镜分光后被分别射入光电倍增管和样品池中，激光强度通过渐变圆形中性滤光片进行调节. 光电倍增管记录参比信号, 样品信号经放大器的数字示波器进行记录。 样品池由具有良好屏蔽电磁噪音的材料制成。样品池内部结构由上至下分别为: 铂网电极, 云母片, 被测样品, FTO电极。
瞬态光电压研究光生电子的传输行为，其光电压响应包括上升和衰退两部分，光电压上升部分在物理上对应于TiO₂电极导电基底电子浓度增加（类似于电容充电过程），此过程由光生电子扩散到达基底引起，光电压下降部分主要对应于电子离开导电基底的复合过程（类似于电容放电过程）。瞬态表面光电压谱光生载流子动力学；瞬态光电压研究光生电子的传输行为
技术参数
项目 | 参数 |
激光器 | Nd:YAG脉冲纳秒激光器（整机*） |
激光器参数 | 波长1064nm@320mJ；532nm@180mJ；355nm@60mJ；266nm@40mJ；脉冲宽度 (1064 nm) 10 - 14 ns；控温精度0.05℃；内部预热器，可快速预热 |
OPO激光器(选配) | 波长范围：210-2200nm连续可调，计算机控制波长调节，峰值能量输出>20mJ，重复频率20HZ |
系统时间分辨率 | 5ns |
探测灵敏度 | 0.1mOD |
数据采集 | 12bit/16bit高分辨率数字示波器 |
光路 | 采用全封闭结构设计，无任何外部环境干扰 |
样品室 | 激光耦合装置；激光光斑聚焦调整；水平及垂直光路切换；可调光阑；匹配固体粉末及液体样品池的光路结构 |
光功率计 | 测试波长范围190-11000nm，功率范围0-2000mw; 配合软件实时数据采集，软件还内置了量子效率计算功能 |
软件 | 软件集成控制脉冲激光器、OPO激光器、数据同步、数据采集、数据放大、数据分析、全自动处理、数据导出等功能。 |
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