具体测试对象:
半导体单晶衬底(Si、GaAs、InP、GaN、SiC等)
外延薄膜、量子阱结构、二维材料
钙钛矿多晶薄膜、有机半导体薄膜、光催化材料等
原理:以波长可调的单色光照射半导体样品表面,光子吸收产生电子-空穴对,在内建电场或表面势作用下发生空间分离,改变表面电势。采用非接触式Kelvin探针或电容耦合电极检测表面电势变化量随激发波长的函数关系,获得表面光电压谱。
作用:表征半导体材料的表面态分布、少数载流子扩散长度、能带弯曲方向与幅度、表面复合速率及缺陷能级位置。可提取带隙能量、带尾态及亚带隙缺陷吸收特征;分辨体相与表面态对光电压的贡献比例;为半导体表面钝化工艺效果、异质界面电荷转移效率及光催化电荷分离机制的评价提供非破坏性实验判据。
样品表面须洁净,无自然氧化层或有机污染物覆盖,表面粗糙度须低于探针空间分辨所要求的平整度阈值。样品可为导电衬底上生长的薄膜或块材,导电衬底须提供可靠背电极接触以定义电势参考点。若为高阻材料,须确认表面光电导效应对表面电势测量的串扰在可接受范围。样品架与探针之间须有电屏蔽层以降低容性耦合干扰。测试环境须恒温以避免热电势漂移。
3.1表面吸附与污染干扰。
大气环境下样品表面吸附的水分子、氧分子或其他挥发性有机物可引入表面偶极层或电荷陷阱,改变表面势初始状态并叠加光化学反应信号,导致SPV谱特征峰偏移或出现假峰。须在真空或惰性气氛下测量,或采用原位解理表面。
3.2调制频率对信号的抑制效应。
采用调制光与锁相检测模式时,调制频率须低于样品表面光电压的响应截止频率。频率过高将导致光电压信号尚未建立即被反向调制,信号幅度衰减且频率依赖性叠加于光谱特征之上,影响谱峰相对强度比。

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