表面光伏谱surface photovoltage sectroscopy - can li group

表面光伏谱Surface Photovoltage Sectroscopy,王翔,2013.07.17,表面光电压谱仪结构图,光源控制器,光源,N2瓶,冷凝水,单色仪,锁相放大器,斩波器,计算机,聚焦镜,样品,样品池,白光,单色光,注意：测量到的电压为感应电压，而非直接的半导体材料表面与体相的电势差。,样品制备,FTO,FTO,绝缘层可用云母片，越薄越好,样品,hv,接红色信号线即： 高频插座电芯,接蓝色信号线即： 高频插座外壳,表面光电压谱仪操作步骤,1.开机,开计算机,打开单色仪,打开锁相放大器,打开斩波器,2.开灯,开冷凝水，使温度保持在18度,打开N2气，使压强在0.1MPa,开灯,3.准备样品,将样品按照上图制备后，将样品池置于聚焦光下，将信号线连接锁相放大器A通道。,打开软件ZolixScanBasic,右侧“谱线图控制”,4.数据采集,设置,选项,在A通道和B通道选择需要测定的物理量,设置,运行参数,修改“开始位置”和“结束位置”,插入,保存,5.数据保存,选择要保存的谱线,光标移至谱线处,右击选择“当前谱线到Text文本”,6.关机,斩波器,锁相放大器,单色仪,开计算机,ZolixScanBasic软件,按F5进行数据采集,表面光伏谱的产生原理,体相,表面,N型半导体存在表面向上的能带弯曲,当半导体受到光照时，由于光生电子与空穴的迁移方向不同，产生光生电场，导致空间电荷层变薄，也就是内建电场减弱，随之带来势垒的降低,光照前后，势垒的变化量，即为SPV信号,产生表面光伏的其他情况,激发光能量小于禁带宽度，但是满足已被电子占据表面态到导带，或价带到空的表面态电子跃迁的能量，同样可以造成势垒在光照前后的变化,势垒增加,势垒降低,electric-field induced surface photovoltage spectroscopy,电场诱导表面光电压谱(EFISPS),外加电场与内建电场相反，SPV信号减弱,Vs为光照下的势垒,Vs为电场作用下光照时的势垒,Vos为暗态下的势垒,外加电场与内建电场相同，SPV信号增强,SPS在光催化中的应用,禁带宽度的确定粒子大小的比较,200 nm,12 nm,25 nm,18 nm,表面物种的作用,Overall Photocatalytic Water Splitting with NiOx-SrTiO3 A Revised Mechanism,Energy and Environmental Science,NiO为氧化助剂，Ni为还原助剂,开尔文探针测试系统,表面物种的作用效果例如：助催化剂的效果评价,ZnO,0.5 wt% Ag/ZnO,0.75 wt% Ag/ZnO,0.75 wt% Ag/ZnO光电压信号最小说明到达表面的电子较多。,例如：助剂担载量的多少会影响助剂在半导体材料上的分布，以及粒子大小。从而影响电荷的运动和分布,0.5 wt% Pd/ZnO,0.75 wt% Pd/ZnO,0.75 wt% Pb已经过量,TPV在光催化中的应用,电子空穴的转移,电子由体相的Fe3O4转移到Fe2O3,Xiao Wei, Dejun Wang, et al., J. Phys. Chem. C 2011, 115, 86378642,总结,SPS实验简单，可以灵敏的反应表面电荷的迁移情况，如果实验设计巧