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(zhuǎn)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(zhì)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(shù)、應用的分析方法和儀器的設(shè)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(zhì)，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(diào)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(shù)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(shè)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(nèi)。

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(zhuǎn)器、氙燈與光柵或
任何其他類型所需的光源相結(jié)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(shù)：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(diào)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(zhì)表面的電荷分布：

鋁箔上的 PTFE – 來自樣品表面電荷的電勢