扫描 开尔文探针

扫描 开尔文探针不仅可以测量样品单个点的接触电位差 （CPD），还可以扫描整个样品表面。

配备光源的 Kelvin 探针可以检查样品中电子的表面状态。电子的表面状态在电荷转移中起着重要作用，这对扫描 开尔文探针于光伏材料和光电化学尤为
重要。

扫描样品表面并检查其电学特性的可能性可以精确评估材料的质量、均匀性等。为样本的许多点收集的一系列 CPD 值可用于更精确地评
估功函数。

静电电压表

测量技术、应用的分析方法和仪器的设计使该仪器在测试带电介电表面方面无与的伦比，包括电介质，其中测量的电位高于累积
电荷可能高达几千伏！

扫描开尔文探针系统能够调查：

• 材料的功函数

• 费米能级相对于导带和价带边缘的位置，

• 半导体的类型 n 或 p

• 半导体的能隙 /

• 表面电位（平带技术的 SPV），

• 表面吸附和化学吸附对功函数的影响，

• 表面状态密度信息 /

• 表面充放电效应 /

• 少数载流子扩散长度 /

• 载流子复合速率（特别是间接带隙半导体），

• 埋点接口信息，

• 温度对功函数的影响，

• 湿度对功函数的影响，

• 表面上的静电荷分布。

Kelvin 探针模块

• Kelvin 探针组包括：

• 控制器单元，

• 带探针的 Kelvin Probe 仪器，

• 法拉第笼。

Kelvin Probe 仪器配备：

• 实验后用于停放探针的保护槽，

• 激光指示器直接指示区域，

• 当仪器被法拉第笼覆盖时帮助处理样品的光源，

• 激光屏障，用于精确检测探针与样品的距离，

• Golden 探针，

• 样品架，

• 电动 XY 工作台。

探头

Kelvin Probe 仪器最重要的部分是探针。参比电极由直径为 2.5 mm 的 Au 网制成。它提供高信噪比，即使距离样品上方 0.5 mm
也是如此。因此，被检查的样品表面是粗糙的还是抛光的并不重要。振荡由电磁铁产生。

探针是由 Instytut Fotonowy Sp. z o.o. 设计和制造的组件。

样品架

标准 Kelvin 探针组包括两种类型的样品台：

• 用于导电基板上样品的底部接触架，

• 用于非导电基板的顶部接触支架，

法拉第箱体

整个仪器被法拉第笼覆盖，保护装置免受环境光和电磁场的影响。

气密法拉第箱体，带惰性气体流动系统

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，开尔文探针可以放置在带有惰性气体流动系统的法拉第笼的
密封版本内。

激光光栅

Kelvin 探针配备了激光屏障系统。系统自动检测样品底

液。每次探针接近被测样品时，都会以 20 μm 的精度测量样品表面和探针之间的准确距离。

样品照明

在测量过程中，样品可能会从位于探头上方的光纤被照亮。探针让光线通过。光纤输入端的光可由 LED 旋转器、氙灯与光栅或
任何其他类型所需的光源相结合提供。

常规：

• 重量： 10 kg，

• 尺寸：40x40x45 厘米，

• PC 连接：USB 2.0、

• 电源：230 V，50 Hz 或 115 V，60 Hz，

• 测量技术：2 通道锁相放大器，

• 激光屏障可自动检测基材并防止针尖进入样品，

• 辅助传感器：湿度、温度、

• 小灯 /

• 用于表面指示的检查点的激光指示器，

样品架：

•  自由形状的固态，带顶部触点支架，

• 底部触点支架，

• 电化学支架，

法拉第笼：

标准/气密，带惰性气体流动系统，

测量单位：

• 偏置电压范围：-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：

• 探针类型：Au 网孔，直径 2.5 mm，

• 垂直轴上的针尖定位分辨率：20 μm，

• 自动共振频率扫描 /

• 可调振荡幅度 /

• 自动去除的寄生电流，

• 光源的部分透明度，

• 典型 CPD 测量距离：0.2 – 1 mm，

XY 工作台：

• 电动，通过软件控制，

• 尺寸：50 x 50 mm，

• 移动范围：50 x 50 mm，

示范性成果

铝表面

样品表面的电势分布：

测量期间的环境温度：

测量过程中的空气湿度：

带有周期性孔的金属表面样品

样品表面的电势分布：

持续测量期间的环境温度：

持续测量期间的空气湿度：

电介质表面的电荷分布：

铝箔上的 PTFE – 来自样品表面电荷的电势