时域或频调表面光电压光谱法(SPS)基于对表面光电压(SPV)光谱依赖性的时域/频调测量。这是一种强大的无损且非接触式表征方法。 该方法主要用于研究体材料、薄膜及异质结构的电子跃迁和光学性质。高灵敏度以及可在室温下进行测量是SPV方法的关键优势。 另一优势在于无需在待测样品上制备前接触。通常情况下,测量前无需对样品进行预处理,从而能够在宽温度范围内、不同大气条件下,对样品在工作/工艺状态下进行研究。 信息深度以及由此提取体材料特性的能力受光线穿透深度和扩散长度的限制。与其他光谱方法(例如但不限于光透射、深能级瞬态光谱、光致发光或拉曼光谱)相比, 时域/频率调制SPS或SPV(固定波长)方法具有快速简便的特点,因此是生产现场判断样品质量的理想工具。我们区分了3种不同的激发模式,但它们的共同点在于,在理想条件下均可解析样品中能态的弛豫过程。
静态SPV测量对任何导致光生载流子在空间上分离的快速或缓慢过程均具有敏感性。 对样品进行照射直至观察到 SPV 信号饱和,随后关闭光源。通过测量 1) 静态 SPV 信号和 2) 时域松弛时间,可获得关于材料状态的大量有用信息。
在固定电容器配置下,于调制光照条件下进行的 SPV 测量对 SPV 信号的微小变化非常敏感。而且,只有那些能够跟随调制频率的 SPV 信号才会对测量信号产生贡献。那些弛豫时间远长于调制周期的过程的响应会被简单地滤除。
最灵敏的SPV测量方法是瞬态测量,即在施加不同脉宽的照明脉冲后,对SPV信号的衰减进行随时间变化的测量——通过这种方式,可以研究纳米级范围内的电荷分离距离。这对材料中由表面效应或隧穿效应主导的物理过程尤为重要。



