表面光伏谱 surface photovoltage sectroscopy
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表面光伏谱 Surface Photovoltage Sectroscopy. 王翔. 2013.07.17. 表面光电压谱仪结构图. 锁相放大器. 光源控制器. 聚焦镜. N 2 瓶. 白光. 单色光. 样品池. 计算机. 斩波器. 单色仪. 光源. 冷凝水. 样品. 样品制备. 接红色信号线 即: 高频插座电芯. hv. FTO. 绝缘层 可用云母片,越薄越好. 样品. FTO. 接蓝色信号线 即: 高频插座外壳. 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。. 表面光电压谱仪操作步骤. 1. 开机. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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表面光伏谱Surface Photovoltage Sectroscopy
王翔2013.07.17
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表面光电压谱仪结构图
光源控制器光源控制器
光源光源
N2瓶N2瓶
冷凝水冷凝水单色仪单色仪
锁相放大器锁相放大器
斩波器斩波器计算机计算机
聚焦镜
样品
样品池 白光单色光
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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,越薄越好绝缘层可用云母片,越薄越好
样品样品
hv
接红色信号线即: 高频插座电芯
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
接蓝色信号线即: 高频插座外壳
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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
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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
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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
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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
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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
V’s为光照下的势垒 V’’s为电场作用下光照时的势垒
Vos为暗态下的势垒
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外加电场与内建电场相同, SPV 信号增强
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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 nm18 nm
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表面物种的作用
Overall Photocatalytic Water Splitting with NiOx-SrTiO3 – A Revised MechanismEnergy and Environmental Science
NiO 为氧化助剂, Ni 为还原助剂
开尔文探针测试系统
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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/ZnO0.75 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
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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, 8637–8642
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总结SPS 实验简单,可以灵敏的反应表面电荷的迁移情况,如果实验设计巧妙,可用于以下几个方面的研究:1.能带宽度2.粒子大小的比较3.光催化剂响应的波长区域4.表面物种的作用的判断5.表面物种担载量对其光催化效果的判断6.电子空穴的转移情况