文档介绍：表面光电压谱
表面光伏现象：
原理、实验和应用
王德军 谢腾峰
吉林大学化学学院
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Surface Photovoltage phenomena:
Theory, experiment and of 18mJ and 50mJ.
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表面光伏检测方法
表面光电
压谱(SPS)
瞬态表面
光伏检测
表面光电
微区扫描
稳
态
动
态
表面光伏技术分类
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4. 表面光电微区扫描 (远场扫描)
利用KFM模式
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(n-Si/TiO2)/B
(n-Si/TiO2)/B
e-
e-
研究微纳米尺度的表面与界面的电荷行为
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(n-Si/TiO2)/B’
(n-Si/TiO2)/B’
e-
e-
光致电荷转移过程
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对于稳态表面光伏的影响因素
1．样品吸收特性(消光系数、跃迁属性等)
2．样品内阻
3．样品粒径
4．调制频率
5．环境因素
6．外场
7．电极
8．相位
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三．表面光伏测量的应用
半导体材料导电类型的确定
少数载流子扩散距离的测定
表面态参数的测定
光生电荷性质研究
光催化应用
太阳能电池
表面光伏气敏特性研究
异质界面对光生电荷的调控
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光化学与光物理的几个过程
1、光吸收
2、光生电荷分离
4、光生电荷复合
3、光生电
荷扩散
5、光催化
还原反应
5、光催化
氧化反应
在光物理过程研究中必须面对下面几个问题：
1、 什么是光生电荷有序分离的原动力？
2、光生电荷的扩散长度？
3、光生电荷扩散的方向？
4、光生电荷是由能带直接转移给反应物的吗？
5、表面态如何影响光生电荷的转移过程。
光生电荷性质研究：
1、半导体材料的禁带宽度的测定
2、光生电荷扩散方向
3、带带跃迁与亚带隙跃迁的区分
4、光生电荷属性的研究
Eg = 1/l (nm) × 1240 = 1/390 × 1240 = eV
1、半导体材料的禁带宽度的测定
l
l
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BiVO4-A: 四角型
BiVO4-B: 四角/单斜
BiVO4-C: 单斜
BiVO4表面光电压谱和它的表面光伏相位谱
2、光生电荷扩散方向
表面光电压谱 表面光伏相位谱
表面光伏相位谱
n-型
ΔV>0
带弯向上
φ介于
- 90o—0o
空穴向照光面
p-型
ΔV<0
带弯向下
φ介于
90o—180o
电子向照光面
TiO2 （111）单晶
3、带带跃迁与亚带隙跃迁的区分
带带跃迁
亚带隙跃迁
TEM images of the ZnO quantum dots (a) and ZnO nanorods (b)
4、 光生电荷属性研究
例子：纳米ZnO光伏性质研究
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SPS response of ZnO quantum dots
under different eletrical fields
电子－空穴的量子限域特性
激子直径
nm
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（A） （B）
Fig 5. FISPS response of ZnO nanorods。（A）Positive field ；
（B） Negative field
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束缚激子态FISPS响应的特征：
在能量上一般都发生在带边
随外场强度不对称变化
随外场峰位不对称变化
限域态或自由激子态FISPS响应的特征：
光伏强度随外场线性增强
光伏极性随外场极性改变对称变化
光伏峰位不随外场变化
J. Phys. Chem. B 2004, 108, 3202-3206
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