表(biǎo)麵光電壓譜與普通(tōng)的(de)透射或漫反射光譜不同,它是作用光譜,是利用調製光激(jī)發而產生光伏信號。因此,所檢測的(de)信號包括兩方麵信息:一個(gè)是常見的光(guāng)電壓強度(dù)譜,它正比於(yú)樣品的吸收光譜;另一個是相位(wèi)角譜。SPV 信號的(de)實質是對樣品施(shī)加在強度信號上的正弦調製光脈衝(chōng),將(jiāng)會導致一個相同頻率調製的,而且是正弦波的表麵電勢的(de)變化。影響表麵電勢值(zhí)的(de)是少數載流子(zǐ)平均擴散距離內的光生電子或空穴,即SPV在比少(shǎo)數載流(liú)子平均壽命更長的時間後才出現極值。因此,在入射光脈衝和SPV的極值之間有一(yī)個時間延遲,也即相位差。可以(yǐ)通過研究樣品的SPV 響應相位角來判斷固體材料的導電類型、表麵態得失(shī)電子(zǐ)性質和固體表麵的酸(suān)堿性質。
表麵光電壓檢測裝置主(zhǔ)要由光源、單色器、斬波器與鎖相放大器、光電壓池以及信號采集軟件構成,如(rú)圖12-9所示。一般采用氙燈作為光源,其在紫外及可見(jiàn)光譜範圍光強都比較強。氙燈發射的光經透鏡係(xì)統處理獲得平行出射光,並進入光柵單色儀。經由光柵單(dān)色儀可以獲得具(jù)有較高分辨率的單色光,並經過外部光路引入光電壓池。
光電壓池是光電轉換器件,它(tā)的結構對光電響應及信噪比有較大影響。為了獲得更(gèng)好的信噪比,必須采用較好的(de)電磁(cí)屏蔽。本實驗中(zhōng)采用銅質的屏蔽(bì)箱。光電壓池結構如圖12-10右圖所示,為三明治(ITO/樣品/ITO)構造。所用的ITO電極在(zài)300~330 nm有明顯地吸收。
由於表麵(miàn)光電壓信號非常微弱,並且十分容易受到外界電磁信號幹擾,因此表麵光電壓通常基(jī)於鎖相放大器進行測量。利用斬波器對入射光信號進行調製,通過鎖相放大器獲得與斬波器具有相同頻率的疊加在較大噪音背景(jǐng)下的微弱光電壓(yā)信號。這一測試係統即使有用的信號被淹沒在噪聲信號裏麵(miàn),並且噪聲信號(hào)比有用的(de)信號(hào)大很多,隻要(yào)知道所采集信號的頻(pín)率值,就能準確地測量出這個信號的幅(fú)值。
除(chú)此外,電場誘導的(de)表(biǎo)麵光電壓譜(Electron-Field-Introduced SPS, EFISPS)是在SPS的基礎上,研究(jiū)在(zài)外電場作用(yòng)下納(nà)米粒子表麵光生電子和(hé)空穴的遷移及空間電荷層變化的一種作用光譜,也具有非常多的應用。