[发明专利]一种半导体光电材料瞬态光电流测量系统及测量方法

权利要求书

1.一种半导体光电材料瞬态光电流测量系统，其特征在于：由Nd：YAG激光器(1)、数字示波器(2)、前置放大器(3)、锁相放大器(4)、样品池(5)组成；样品池(5)由聚四氟乙烯外壳(6)、石英工作窗口(7)、工作电极(8)、参比电极(9)、对电极(10)和电解液(11)组成，石英工作窗口(7)设置在聚四氟乙烯外壳(6)上，工作电极(8)、对电极(10)和参比电极(9)呈斜三角形布置放入样品池(5)并浸泡在电解液(11)中；Nd：YAG激光器(1)参比信号输出通道通过BNC数据线与数字示波器(2)触发输入通道连接，数字示波器(2)测量输入通道通过BNC数据线与前置放大器(3)信号输出通道连接，前置放大器(3)信号输入通道通过BNC数据线与样品池(5)工作电极(8)和对电极(10)连接，锁相放大器(4)通过BNC数据线与样品池(5)工作电极(8)和参比电极(9)连接；前置放大器(3)输入阻抗100MΩ，输出阻抗1000Ω；来自Nd：YAG激光器(1)的激光透过石英工作窗口(7)和电解液(11)照射到工作电极(8)的光电材料薄膜上，前置放大器(3)捕捉工作电极(8)和对电极(10)间的光电流信号，将信号放大后输入到数字示波器(2)，从而实现对半导体光电材料瞬态光电流的测量；

所述的半导体光电材料瞬态光电流测量系统进行瞬态光电流测量的方法包括：打开激光器(1)，在数字示波器(2)上检测到激光器(1)输出的参比信号，将数字示波器(2)触发水平调整到1～4V，得到稳定的触发信号；用激光光强计测定来自激光器的激光光强后，激光照射样品池(5)中工作电极上(8)的光电材料薄膜；锁相放大器(4)输出设定的外加电压到工作电极(8)和参比电极(9)；前置放大器(3)捕捉工作电极(8)和对电极(10)间的光电流信号，将信号放大后输入到数字示波器(2)；数字示波器(2)采样点数调整为50000～100000，采集来自前置放大器(3)的信号，将数字示波器(2)时间常数调整为1～2微秒，存储一个数据，标记为A数据；将时间常数调整为1～2毫秒，存储一个数据，标记为B数据，A、B两个数据完整覆盖了光电材料薄膜从纳秒到毫秒量级内的所有光电流信号。

2.如权利要求1所述的一种半导体光电材料瞬态光电流测量系统，其特征在于：Nd：YAG激光器(1)作为光源，激光波长有532nm和355nm两种，激光频率为1～20Hz，激光脉冲周期为5～7ns，激光光强为10～500μJ。

3.如权利要求1所述的一种半导体光电材料瞬态光电流测量系统，其特征在于：数字示波器(2)带宽为20～500MHz，采样率为0.5～5G/s。

4.如权利要求1所述的一种半导体光电材料瞬态光电流测量系统，其特征在于：Nd:YAG激光器的参比信号作为数字示波器的触发信号，由此确定数字示波器的计时零点。

5.如权利要求1所述的一种半导体光电材料瞬态光电流测量系统，其特征在于：锁相放大器(4)输出的电压可调范围为-10～10V。

6.如权利要求1所述的一种半导体光电材料瞬态光电流测量系统，其特征在于：BNC数据线是一种具有标准接口的同轴数据线，具体结构从内至外依次为轴线、绝缘层和金属外壳。

7.如权利要求1所述的一种半导体光电材料瞬态光电流测量系统，其特征在于：不接入参比电极(9)和锁相放大器(4)，直接测量对电极(10)和工作电极(8)间的光电流信号，用于考察光强或光电材料薄膜处理方法对光电材料分解水性能的影响。

8.如权利要求1所述的一种半导体光电材料瞬态光电流测量系统，其特征在于：光电材料为Fe₂O₃、TiO₂、BiVO₄、Ta₃N₅、WO₃或BiOCl，光电材料薄膜的厚度为50～500nm。