半导体光生电荷分离及迁移原位X射线光电子能谱仪表征分析系统的研制

黄晓卷，张亚军，刘佳梅，焦正波，牛建中

(1.中国科学院 兰州化学物理研究所 公共技术服务中心，甘肃 兰州 730000；2.中国科学院 兰州化学物理研究所 羰基合成与选择氧化国家重点实验室，甘肃 兰州 730000)

X射线光电子能谱技术(X-ray photoelectron spectroscopy，XPS)是基于光电效应而发展起来的一种重要的表面分析手段，主要用于探测材料表面1 nm到10 nm范围内元素组成及化合态等信息[1-3].目前，XPS已成为材料表面科学研究中最重要的手段之一，被广泛应用于化学分析、材料开发应用研究、物理理论探讨等学术领域，在机械加工、印刷电路技术、镀膜材料工艺控制、纳米功能材料开发等工业领域也使用频繁.

对于半导体材料的研究，XPS发挥着至关重要的作用.但目前的XPS技术只能对半导体材料的组成及表面价态进行常规分析，无法对光照条件下半导体材料的组成及价态进行实时跟踪检测，从而制约了半导体材料的设计构建和反应机理的深入研究.因此，如何在保留X射线光电子能谱仪原有功能的基础上，进行有效地仪器功能开发，使其能够满足样品光照前后的特征元素结合能峰位数据的对比，进而推断半导体材料光生电荷分离能力和迁移方向，以及确定其量化数据，判定原子间得失电子的能力，进一步探究半导体光催化剂作用机理，已经成为半导体材料相关研究人员迫切期望的一项分析测试技术.

1 系统工作原理

众所周知，半导体光催化剂具有不连续的电子能级结构，其在……