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原文传递一种新型薄膜量子产率测试装置及其量子产率测试方法

专利名称：	一种新型薄膜量子产率测试装置及其量子产率测试方法
摘要：	本发明提供了一种新型薄膜量子产率测试装置及其量子产率测试方法，该装置和方法以光电效应为基础，在超高真空的环境下，通过LED光源发射紫外光照射样品表面，利用光学积分球收集光电子并转化为电信号输出，使用静电计实现高分辨率电信号的采集和处理，并通过积分球和静电计之间的源表施加偏置电压来调控光电流的大小，最后由光电流降低到零时所需的正偏压得到样品表面的功函数，根据外加偏置电压作用下的饱和光电流以及标定的表面紫外光强度得到样品的量子产率。本发明实现超高真空环境下光电流的精密测量，能够很好地满足薄膜表面量子产率精准测量的需求，具有很强的实际应用价值。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	甘肃;62
申请人：	兰州大学
发明人：	张泽民;霍红庆;刘润球;骆莉莉
专利状态：	有效
申请日期：	2023-08-22T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-10T00:00:00+0800
申请号：	CN202311058628.2
公开号：	CN117030797A
代理机构：	苏州凯谦巨邦专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	苏聪
分类号：	G01N27/00;G01C21/16;G;G01;G01N;G01C;G01N27;G01C21;G01N27/00;G01C21/16
申请人地址：	730000 甘肃省兰州市城关区天水南路222号
主权项：	1.一种新型薄膜量子产率测试装置，其特征在于，包括：真空室，所述真空室内设置有：光学积分球、源表和静电计；所述光学积分球第一侧壁外部通过积分球支架固定于所述真空室内，所述光学积分球第二侧壁设置有LED光源轨道，所述LED光源轨道上设置有LED光源，所述LED光源与所述LED光源轨道为可滑动式连接；所述光学积分球第三侧壁内部设置有样品支架，所述样品支架包括连接部和样品放置部，所述连接部与所述光学积分球第三侧壁内部连接；所述样品放置部上载有样品，所述静电计设置于所述光学积分球外部，并与所述样品电性连接；所述源表设置于所述光学积分球外部，所述源表电性连接在所述静电计和所述光学积分球之间。 2.根据权利要求1所述的新型薄膜量子产率测试装置，其特征在于，所述LED光源轨道长度为8~16cm，所述LED光源的入射角范围为-45°~45°。 3.根据权利要求2所述的新型薄膜量子产率测试装置，其特征在于，所述LED光源的波长的调节范围为250nm～275nm；所述LED光源的发散角的调节范围为45°～135°。 4. 根据权利要求3所述的新型薄膜量子产率测试装置，其特征在于，所述真空室的真空压强 ≥ 10-5pa，所述源表施加偏置电压，所述采用电池供电。 5. 根据权利要求4所述的新型薄膜量子产率测试装置，其特征在于，所述源表的测试范围为-10V~10 V，分辨率为100 nV~200nV。 6.根据权利要求5所述的新型薄膜量子产率测试装置，其特征在于，所述样品支架的材料为聚醚醚酮，所述样品支架的电阻≥109MΩ。 7.根据权利要求6所述的新型薄膜量子产率测试装置，其特征在于，所述光学积分球的直径为5~15英寸。 8.一种新型薄膜量子产率测试方法，其特征在于，包括：（1）将待测试样品置于权利要求1～7任一项所述的新型薄膜量子产率测试装置的所述样品支架的样品放置部；（2）检测所述光学积分球腔体内的洁净程度和真空压强；（3）打开所述LED光源，设置光学参数，并记录数据；（4）设置电压参数：调节所述源表的偏置电压的大小调控光电流的大小，并记录数据；（5）计算样品的功函数和量子产率。 9.根据权利要求8所述的新型薄膜量子产率测试方法，其特征在于，所述设置光源参数，包括：调整所述LED光源的频率、发散角、入射角、功率，以及调整所述LED光源的轨道。 10.根据权利要求9所述的新型薄膜量子产率测试方法，其特征在于，所述步骤（5）中计算样品的功函数和量子产率，所述功函数计算式如下：功函数=入射光子能量－光电子的最大初动能，其中，光电流减小为零时所需要的正偏置电压大小对应所述光电子的最大初动能；所述量子产率根据所述偏置电压作用下的饱和光电流以及标定的表面紫外光强度得到量子产率；所述量子产率计算式如下：；其中，η为量子产率，Jph为饱和光电流（单位mA），P为标定的表面紫外光强度（单位mW /cm2），λ为光源的波长，h是普朗克常数，c是光速，e是电子电量，A为常数，A=1(单位为J·cm/V）。