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电化学开尔文探针
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描述

电化学开尔文探针可以测量接触电位差(CPD)值,并评估需要电解质提供电接触的电化学样品的功函数。这种测量不仅可以在样品表面的单个点上进行,而且可以扫描整个样品表面。

功函数的测量在半导体物理学中特别有用,因为它提供了被检查材料费米能级的位置。

配备光源的开尔文探针使得可以检查样品的电子表面态。电子表面态在电荷转移中起着重要作用,这对于光伏材料和光电化学尤为重要。

电化学开尔文探针是一种创新的设置,配备专用的电化学比色皿。通过提供新型的比色皿,该设置使得被检测表面既与电解质接触,又位于比色皿顶部,从而在满足探针主要与样品表面相互作用的要求下进行CPD测量。同时,样品仍然与电解质接触。

开尔文探针可以配备光源,从而可以检查样品的电子表面态。

将光传送到样品可采用两种方式:从上方照明样品表面,或从下方照射样品-电解质界面。
通过比较干燥样品和与电解质接触的样品的CPD,可以探索可能发生的化学反应维持的电化学电池电压,这种反应发生在样品和参考电极之间。

可选地,电化学开尔文探针可以配备惰性气体流系统,以在法拉第笼内提供中性环境。

 

 

开尔文探针模块

电化学开尔文探针套装包括:

  • 控制器单元,
  • 带有探针尖的开尔文探针仪器,
  • 电化学试样池,
  • 法拉第笼。
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电化学开尔文探针仪器配备有:

  • 保护隔间,用于实验后停放探针尖,
  • 激光指示器,可直接指示区域,
  • 光源,在仪器覆盖着法拉第笼时有助于处理样品,
  • 激光障碍物,精确检测探针尖到样品的距离,
  • 金色探针尖,
  • 用于电化学槽的样品支架,
  • 放置在顶部的电化学槽中的样品。
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探针尖

开尔文探针仪器最重要的部分是探针头。探针完全由Instytut Fotonowy设计和制造。参考电极由直径为2.5毫米的金网制成。它提供了高信噪比,即使在距离样品表面0.5毫米的位置也是如此。因此,无论被检查的样品表面是粗糙还是光滑都无关紧要。探针尖的振动是由电磁铁产生的。

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电化学比色皿

电化学比色皿套装是电化学凯尔文探针的关键元素,样品直接放置在比色皿顶部。

样品照明

样品可以在测量过程中通过光纤进行照明。光纤输入处的光可以由LED旋转器、与单色仪结合的氙灯或任何其他所需类型的光源提供。

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样品的光传递

光传递可以通过两种方式进行:从顶部,其中样品表面被照明,以及从底部,其中样品与电解质界面暴露于辐射之下。

  • 从顶部进行光传递

  • 从底部进行光传递

法拉第笼

整个仪器被法拉第笼覆盖,以屏蔽来自环境光和电磁场的干扰。

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带有惰性气体流系统的气密法拉第笼

由于CPD的科学测量通常对温度、湿度、灰尘和化学污染物等环境因素敏感,Kelvin探针可以放置在带有惰性气体流系统的气密法拉第笼内部。

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激光屏障

凯文探针配备了激光屏障系统。该系统会自动检测待检样品的衬底。每当探针接近被检样品时,系统会以20微米的精度测量样品表面与探针尖端之间的准确距离。

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规格

 

总体:

  • 重量:15公斤,
  • 尺寸:40x40x45厘米,
  •  PC连接:USB 2.0,
  •  电源:230V,50Hz 或 115V,60Hz,
  •  测量技术:2通道锁定放大器,
  • 激光屏障,可自动检测衬底并防止尖端碰撞样品,
  • 辅助传感器:湿度,温度,
  •  小灯,
  • 激光指示器,用于指示表面检测点,
  •  样品夹具:
    – 自由形状固态顶部接触夹具,
    – 底部接触夹具,
    – 电化学夹具,

法拉第笼:

  • 标准/气密型,配备惰性气体流系统,

测量单位:

  • 偏压范围:-5÷5 V,
  • 电压测量分辨率:0.15 mV,
  • 电流范围:300 nA、30 nA、3 nA、300 pA、

探头:

  • 探头类型:Au网格,直径2.5毫米,
  • 垂直轴上的探头定位分辨率:20微米,
  • 自动谐振频率扫描,
  • 可调振幅,
  • 自动去除探头的寄生电流,
  • 对光具有部分透明性,
  • 典型的CPD测量距离:0.2 – 1 毫米,

XY Table:

  • Motorized, controlled via software,
  • Size: 50 x 50 mm,
  • Movement range: 50 x 50 mm,

Electrochemical Cuvette

  • Cuvette types: standard/bottom optics,
  • Electrode type: Ag/AgCl or other,
  • Material of electrolyte container: PTFE,
  • Sample substrate: Kapton insulating foil with holes or other,

Bottom optics cuvette

  • Optical fiber: liquid waveguide,
  • Mirror: UV-Enhanced or custom,
  • Optical window: fused silica.

XY台

  • 电动,通过软件控制,
  • 尺寸:50 x 50 毫米,
  • 移动范围:50 x 50 毫米,

电化学池

  • 池类型:标准/底部光学,
  • 电极类型:Ag/AgCl或其他,
  • 电解质容器材料:聚四氟乙烯(PTFE),
  • 样品基底:Kapton绝缘膜带孔或其他,

底部光学池

  • 光纤:液波导,
  • 镜子:UV增强或定制,
  • 光学窗口:熔融石英。

 

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