掃描 開爾文探針不僅可以測量樣品單個點的接觸電位差 （CPD），還可以掃描整個樣品表面。

配備光源的 Kelvin 探針可以檢查樣品中電子的表面狀態(tài)。電子的表面狀態(tài)在電荷轉移中起著重要作用，這對掃描 開爾文探針于光伏材料和光電化學尤為
重要。

掃描樣品表面并檢查其電學特性的可能性可以精確評估材料的質量、均勻性等。為樣本的許多點收集的一系列 CPD 值可用于更精確地評
估功函數(shù)。

靜電電壓表

測量技術、應用的分析方法和儀器的設計使該儀器在測試帶電介電表面方面無與的倫比，包括電介質，其中測量的電位高于累積
電荷可能高達幾千伏！

掃描開爾文探針系統(tǒng)能夠調查：

• 材料的功函數(shù)

• 費米能級相對于導帶和價帶邊緣的位置，

• 半導體的類型 n 或 p

• 半導體的能隙 /

• 表面電位（平帶技術的 SPV），

• 表面吸附和化學吸附對功函數(shù)的影響，

• 表面狀態(tài)密度信息 /

• 表面充放電效應 /

• 少數(shù)載流子擴散長度 /

• 載流子復合速率（特別是間接帶隙半導體），

• 埋點接口信息，

• 溫度對功函數(shù)的影響，

• 濕度對功函數(shù)的影響，

• 表面上的靜電荷分布。

Kelvin 探針模塊

• Kelvin 探針組包括：

• 控制器單元，

• 帶探針的 Kelvin Probe 儀器，

• 法拉第籠。

Kelvin Probe 儀器配備：

• 實驗后用于停放探針的保護槽，

• 激光指示器直接指示區(qū)域，

• 當儀器被法拉第籠覆蓋時幫助處理樣品的光源，

• 激光屏障，用于精確檢測探針與樣品的距離，

• Golden 探針，

• 樣品架，

• 電動 XY 工作臺。

探頭

Kelvin Probe 儀器最重要的部分是探針。參比電極由直徑為 2.5 mm 的 Au 網(wǎng)制成。它提供高信噪比，即使距離樣品上方 0.5 mm
也是如此。因此，被檢查的樣品表面是粗糙的還是拋光的并不重要。振蕩由電磁鐵產(chǎn)生。

探針是由 Instytut Fotonowy Sp. z o.o. 設計和制造的組件。

樣品架

標準 Kelvin 探針組包括兩種類型的樣品臺：

• 用于導電基板上樣品的底部接觸架，

• 用于非導電基板的頂部接觸支架，

法拉第箱體

整個儀器被法拉第籠覆蓋，保護裝置免受環(huán)境光和電磁場的影響。

氣密法拉第箱體，帶惰性氣體流動系統(tǒng)

CPD 的科學測量通常對溫度、濕度、灰塵和化學污染物等環(huán)境因素敏感，開爾文探針可以放置在帶有惰性氣體流動系統(tǒng)的法拉第籠的
密封版本內。

激光光柵

Kelvin 探針配備了激光屏障系統(tǒng)。系統(tǒng)自動檢測樣品底

液。每次探針接近被測樣品時，都會以 20 μm 的精度測量樣品表面和探針之間的準確距離。

樣品照明

在測量過程中，樣品可能會從位于探頭上方的光纖被照亮。探針讓光線通過。光纖輸入端的光可由 LED 旋轉器、氙燈與光柵或
任何其他類型所需的光源相結合提供。

常規(guī)：

• 重量： 10 kg，

• 尺寸：40x40x45 厘米，

• PC 連接：USB 2.0、

• 電源：230 V，50 Hz 或 115 V，60 Hz，

• 測量技術：2 通道鎖相放大器，

• 激光屏障可自動檢測基材并防止針尖進入樣品，

• 輔助傳感器：濕度、溫度、

• 小燈 /

• 用于表面指示的檢查點的激光指示器，

樣品架：

•  自由形狀的固態(tài)，帶頂部觸點支架，

• 底部觸點支架，

• 電化學支架，

法拉第籠：

標準/氣密，帶惰性氣體流動系統(tǒng)，

測量單位：

• 偏置電壓范圍：-5 ÷ 5 V，

• 電壓測量分辨率：0.15 mV，

• 電流范圍：300 nA、30 nA、3 nA、300 pA、

探頭：

• 探針類型：Au 網(wǎng)孔，直徑 2.5 mm，

• 垂直軸上的針尖定位分辨率：20 μm，

• 自動共振頻率掃描 /

• 可調振蕩幅度 /

• 自動去除的寄生電流，

• 光源的部分透明度，

• 典型 CPD 測量距離：0.2 – 1 mm，

XY 工作臺：

• 電動，通過軟件控制，

• 尺寸：50 x 50 mm，

• 移動范圍：50 x 50 mm，

示范性成果

鋁表面

樣品表面的電勢分布：

測量期間的環(huán)境溫度：

測量過程中的空氣濕度：

帶有周期性孔的金屬表面樣品

樣品表面的電勢分布：

持續(xù)測量期間的環(huán)境溫度：

持續(xù)測量期間的空氣濕度：

電介質表面的電荷分布：

鋁箔上的 PTFE – 來自樣品表面電荷的電勢