半導(dǎo)體光催化技術(shù)治理環(huán)境污染物是從上世紀(jì)80 年代逐漸發(fā)展起來的一種高級氧化技術(shù)，在常溫和常壓下，只利用催化劑、光和空氣就能將污染物破壞并終礦化為無毒的二氧化碳、水和無機(jī)離子等，有望緩解日益嚴(yán)峻的環(huán)境污染問題。 光催化的實(shí)質(zhì)是光電子催化，光生載流作為反應(yīng)物參與反應(yīng)，就光催化反應(yīng)動力學(xué)和機(jī)理研究而言，光電化學(xué)測試技術(shù)是一種非常重要和有效的手段。半導(dǎo)體材料光電催化反應(yīng)在具有不同類型（電子和離子）電導(dǎo)的兩個導(dǎo)電體的界面上進(jìn)行的一種催化過程，同時具有光催化和電催化的特性。當(dāng)用能量等于或高于半導(dǎo)體吸收閾值的光照射塊狀半導(dǎo)體時，半導(dǎo)體的價帶電子可被激發(fā)產(chǎn)生躍遷，同時在價帶產(chǎn)生相應(yīng)的空穴，從而在半導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生電子-空穴對。 光生電子-空穴對在空間電荷層電場的作用下，空穴遷移到半導(dǎo)體粒子表面與溶液中的電子供體發(fā)生氧化反應(yīng)，而電子與電子受體發(fā)生還原反應(yīng), 或者向電極基底運(yùn)動并通過外電路到達(dá)對電極參與還原反應(yīng)。光激發(fā)產(chǎn)生的電子和空穴至少經(jīng)歷以下途徑：載流子的擴(kuò)散、俘獲、復(fù)合和界面電荷轉(zhuǎn)移. 其中復(fù)合和界面電荷轉(zhuǎn)移是兩個相互競爭的過程，界面電荷轉(zhuǎn)移終實(shí)現(xiàn)光能的利用。

采納行業(yè)大能們的實(shí)驗經(jīng)驗，歸納總結(jié)并反復(fù)驗證后自主研發(fā)生產(chǎn)了光電催化測試分析系統(tǒng)，可配合進(jìn)口或國產(chǎn)電化學(xué)工作站進(jìn)行測試。光電催化系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)波長的連續(xù)可調(diào)，應(yīng)用材料表征、電測試、電化學(xué)分析、光催化及IPCE測試等多領(lǐng)域中。

• 背景技術(shù)及優(yōu)勢
      表面光電壓是固體表面的光生伏*應(yīng)，是光致電子躍遷的結(jié)果。
      1876年，W.GAdam就發(fā)現(xiàn)了這一光致電子躍遷現(xiàn)象;
      1948年才將這一光生伏*應(yīng)作為光譜檢測技術(shù)應(yīng)用于半導(dǎo)體材料的特征參數(shù)和表面特性研究上，這種光譜技術(shù)稱為表面電壓技術(shù)（Surface Photovoltaic Technique，簡稱SPV）或表面光電壓譜（Surface Photovoltaic Spectroscopy，簡稱SPS）。表面光電壓技術(shù)是一種研究 半導(dǎo)體特征參數(shù)的佳途徑，這種方法是通過對材料光致表面電壓的改變進(jìn)行分析來獲得相關(guān)信息的。
      1970年，表面光伏研究獲得重大突破，美國麻省理工學(xué)院Gates教授的研究小組在用低于禁帶寬度能量的光照射CdS表面時，歷史性的一次獲得入射光波長與表面光電壓的譜圖，以此來確定表面態(tài)的能級，從而形成了表面光電壓這一新的研究測試手段。
      SPV技術(shù)是靈敏的固體表面性質(zhì)研究的方法之一，其特點(diǎn)是操作簡單、再現(xiàn)性好、不污染樣品，不破壞樣品形貌，因而被廣泛應(yīng)用于解析光電材料光生電荷行為的研究中。
      SPV技術(shù)所檢測的信息主要是樣品表層（一般為幾十納米）的性質(zhì)，因此不受基底或本體的影響，這對光敏表面的性質(zhì)及界面電子轉(zhuǎn)移過程的研究顯然很重要。由于表面電壓技術(shù)的原理是基于檢測由入射光誘導(dǎo)的表面電荷的變化，其檢測靈敏度很高，而借助場誘導(dǎo)表面光電壓譜技術(shù)可以用來測定半導(dǎo)體的導(dǎo)電類型（特別是有機(jī)半導(dǎo)體的導(dǎo)電類型）、半導(dǎo)體表面參數(shù)，研究納米晶體材料的光電特性，了解半導(dǎo)體光激發(fā)電荷分離和電荷轉(zhuǎn)移過程，實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體的譜帶解釋，并為研究符合體系的光敏過程和光致界面電荷轉(zhuǎn)移過程提供可行性方法。
      由于SPV技術(shù)的諸多優(yōu)點(diǎn)，SPV技術(shù)QE-PEC光電催化量子效率測試系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是今年來隨著激光光源的應(yīng)用、微弱信號檢測水平的提高和計算機(jī)技術(shù)的進(jìn)展，SPV技術(shù)應(yīng)用的范圍得到了很大的擴(kuò)展。
  
  QE-PEC光電催化量子效率測試系統(tǒng)主要應(yīng)用：
  半導(dǎo)體材料的光生電壓性能的測試分析、可開展光催化等方面的機(jī)理研究，應(yīng)用于太陽能電池、光解水制氫等方面的研究，可用于研究光生電荷的性質(zhì)，如：光生電荷擴(kuò)散方向；解析光生電荷屬性等。主要代表材料有TiO₂、ZnO、CdS、GaAs、CdTe、CdSe等。
  
  表面光電壓譜的技術(shù)參數(shù)
  1)光電壓譜測量：小電壓>10nV；功能材料的光電性質(zhì)，可開展光催化等方面的機(jī)理研究；
  2)光電流譜測量：小電流>10 pA；研究功能材料光電流性質(zhì)，可應(yīng)用于太陽能電池、光解水制氫等方面的研究；
  3)光伏相位譜分析：相檢測范圍：-180°至+180°；可用于研究光生電荷的性質(zhì)，如：光生電荷擴(kuò)散方向；解析光生電荷屬性等；
  4)表面光電壓、光電流、相位譜分析的光譜波長范圍：200-1600nm，可以全光譜連續(xù)掃描，光譜分辨率0.1nm，波長準(zhǔn)確度±0.1nm；
  5)可以實(shí)現(xiàn)任意定波長下，不同強(qiáng)度光照下的表面光電壓、光電流、相位譜分析，實(shí)現(xiàn)光譜分析的多元化；
  6)光路設(shè)計一體化、所有光路均在暗室中或封閉光路中進(jìn)行，無外界雜光干擾；
  7)光源配置：氙燈光源（200/300-1100nm）；鹵素?zé)艄庠矗?00-1600nm）；氘燈光源（190-400nm）；
  8)氙燈光源500W，點(diǎn)光源（2-6mm），可以實(shí)現(xiàn)變焦，實(shí)現(xiàn)軟件反控調(diào)節(jié)光的輸入功率，可以實(shí)現(xiàn)250W-500W連續(xù)可調(diào)，USB接口控制，完成5）的測試分析；
  9)單色儀：出入口可平行或垂直，焦距300mm，相對孔徑：F/4.8，光學(xué)結(jié)構(gòu)：非對稱水平Czerny-Tuner光路，光柵面積55*55mm，小步距0.0023nm，光譜范圍200-1600nm；
  10)配置全自動6檔濾光片輪，消除各種雜散光尤其>600nm,標(biāo)配濾光片3片，范圍185-1600nm；
  11)鎖相放大器（斯坦福）：
                           a.mHz-102.4kHz頻率范圍；
                           b.大于100dB動態(tài)存儲；
                           c.5ppm/oC的穩(wěn)定性；
                           d.0.01度相位分辨率；
                           e.時間常數(shù)10us-30ks；
                           f.同步參考源信號；
                           g.GPIB及RS232接口；
                           h.9轉(zhuǎn)25串口線；
                           i.USB轉(zhuǎn)232串口線
  12)斬波器（斯坦福）:
                          a.具有電壓控制輸入，四位數(shù)字頻率顯示，十段頻率控制，和兩種可選工作模式的參考輸出；
                          b.4Hz—3.7kHz斬波頻率；
                          c.單光束和雙光束調(diào)制；
                          d.低相位抖動頻和差頻參考信號輸出；
                          e.USB轉(zhuǎn)232串口線；
  13)控制軟件，數(shù)據(jù)記載，數(shù)據(jù)保存，應(yīng)用于表面光電壓譜的數(shù)據(jù)反饋，可以反控單色儀、鎖相放大器（SR810、SR830、7265、7225）、斬波器、光源，根據(jù)需求自行修改參數(shù)，可根據(jù)需求進(jìn)行源數(shù)據(jù)導(dǎo)出；
  14)主要配件：           a.光學(xué)導(dǎo)軌及滑塊；
                          b.封閉的光學(xué)光路系統(tǒng)；
                          c.標(biāo)準(zhǔn)的光學(xué)暗室；
                          d.光電壓及光電流池；
                          e.外電場調(diào)系統(tǒng)；
                          f.電流-電壓轉(zhuǎn)換器；
                          g.計算機(jī)（選配）；
                          h.光學(xué)平臺（選配）。



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