光催化機理研究：表面光電壓測試

表面光電壓（SPV）技術是非接觸式測量方法，該技術可對光照以后半導體表面的電壓變化進行測量，并具有較高的靈敏度。

近年來，表面光電壓技術已廣泛應用于光解水制氫、太陽能電池、光催化降解、光電氣敏以及光電化學水氧化等研究領域中，研究人員利用表面光電壓技術與材料領域相結合，可解釋相應反應過程中光生電荷的動力學行為，深入了解光生電荷在半導體中分離、傳輸以及復合過程。

表面光電壓技術可以用來確定半導體導電類型、測定少數載流子的擴散距離、表面態(tài)參數測定及光生電荷行為，還可以提供半導體材料的電荷躍遷屬性、缺陷態(tài)、異質結電荷轉移、量子尺寸效應、量子限域特性、光生電荷分離、傳輸及復合等信息。

表面光電壓主要包括穩(wěn)態(tài)表面光電壓和瞬態(tài)表面光電壓。

穩(wěn)態(tài)表面光電壓測試是基于鎖相放大器實現的，如圖1所示，可得到半導體的導電類型、禁帶寬度以及表/界面光生電荷載流子的分離效率等重要參數。

圖1. 穩(wěn)態(tài)表面光電壓譜儀示意圖

瞬態(tài)表面光電壓測試是在穩(wěn)態(tài)表面光電壓的基礎上，以脈沖激光為光源的測試體系，如圖2所示，不僅可以反映出材料中光生電荷載流子的分離效率，更能有效地給出材料光生電荷載流子分離的微觀動力學信息和電荷傳輸能力。

圖2. 瞬態(tài)表面光電壓譜儀示意圖

圖3. 表面光電壓譜儀實驗室現場照片