Sonda Kelvin de un punto

Descripción

El sistema Kelvin Probe permite medir con precisión la Diferencia de Potencial de Contacto (CPD) y determinar la Función de Trabajo de materiales conductores y semiconductores.
La técnica sin contacto de las mediciones de CPD emplea el electrodo de referencia oscilante Probe Tip hecho de una malla dorada. La muestra examinada sirve como segundo electrodo en el circuito. El valor de la función de trabajo se evalúa indirectamente a partir de la CPD medida de la muestra referenciada a la punta de oro.
El sistema Kelvin Probe puede utilizarse en varios tipos de estudios de las superficies de los materiales, tales como: procesos de corrosión y fotocorrosión, adsorción/desorción, carga superficial, actividad catalítica y otros. Las mediciones posteriores de CPD en intervalos de tiempo ajustables permiten controlar los cambios en tiempo real. El método de medición es preciso para muchos tipos de muestras: semiconductores orgánicos e inorgánicos, células solares, materiales fotoactivos. Durante la medición, el instrumento se cubre con la Jaula de Faraday para apantallar la luz ambiental y los campos electromagnéticos.

El sistema de sonda Kelvin permite investigar

La función de trabajo de un material,
Posición del nivel de Fermi con respecto a los bordes de las bandas de conducción y de valencia,
El tipo, n o p, de un semiconductor,
Hueco de energía de un semiconductor,
Potencial de superficie (SPV por técnica de banda plana),
Efectos de adsorción y quimisorción en la superficie sobre la función de trabajo,
Información sobre la densidad de estados de la superficie,
Efectos de carga y descarga de la superficie,
Longitud de difusión de portadores minoritarios,
Tasas de recombinación de portadores (especialmente para semiconductores de banda prohibida indirecta),
Información sobre interfaces enterradas,
Influencia de la temperatura en la función de trabajo,
Influencia de la humedad en la función de trabajo.

Módulos de sonda Kelvin

El juego de sondas Kelvin se compone de:

Unidad controladora,
Instrumento de sonda Kelvin con la punta de la sonda,
Jaula de Faraday

El instrumento Kelvin Probe está equipado con:

Bahía protectora para aparcar la Punta de Sonda después del experimento,
Puntero láser para indicar el área directamente,
Fuente de luz que ayuda a manipular la muestra cuando el instrumento está cubierto con la Jaula de Faraday,
Barrera láser para detectar con precisión la distancia de la Punta de Sonda a la muestra,
Punta de Sonda Dorada,
Soporte de muestra,
Mesa XY motorizada

Punta de la sonda

La parte más importante del instrumento Kelvin Probe es la punta de la sonda. El electrodo de referencia es de malla de Au de 2,5 mm de diámetro. Proporciona una alta relación señal/ruido, incluso desde una distancia de 0,5 mm por encima de la muestra. Por lo tanto, no importa si la superficie de la muestra examinada es rugosa o pulida. Las oscilaciones de la punta se generan con un electroimán.

La punta de la sonda es el componente totalmente diseñado y fabricado por Instytut Fotonowy Sp. z o.o.

Jaula de Faraday
Todo el instrumento está cubierto con una jaula de Faraday, que protege el equipo de la luz ambiental y de los campos electromagnéticos

Jaula de Faraday estanca al gas con sistema de flujo de gas inerte
Dado que las mediciones del CPD suelen ser sensibles a factores ambientales como la temperatura, la humedad, el polvo y los contaminantes químicos, la sonda Kelvin puede colocarse dentro de la versión hermética de la Jaula de Faraday con el sistema de flujo de gas inerte.

Barreraláser
La sonda Kelvin está equipada con el sistema de barrera láser. El sistema detecta automáticamente el sustrato de la muestra. Cada vez que la sonda se aproxima a la muestra examinada, se mide una distancia exacta entre la superficie de la muestra y la punta de la sonda con una precisión de 20 µm.

Iluminación de la muestra
La muestra puede iluminarse durante las mediciones desde la fibra óptica situada sobre la punta de la sonda. La punta de la sonda deja pasar la luz. La luz a la entrada de la fibra óptica puede ser proporcionada por el Revólver LED, la Lámpara de Xenón combinada con el Monocromador o cualquier otro tipo de fuente de luz deseada.

Especificaciones
Generalidades:
Peso: 15 kg,
Tamaño: 40x40x45 cm,
Conectividad PC: USB 2.0,
Alimentación: 230 V, 50 Hz o 115 V, 60 Hz,
Técnica de medición: amplificador lock-in- de 2 canales,
Barrera láser para detectar automáticamente el sustrato y evitar que la punta se introduzca en la muestra,
Sensores auxiliares: humedad, temperatura,
Pequeña lámpara,
Puntero láser para indicación del punto examinado de la superficie,
Portamuestras:
- Estado sólido de forma libre con soporte de contacto superior,
- Soporte de contacto inferior,
- Soporte electroquímico,
Jaula de Faraday:
Estándar / estanco al gas con sistema de flujo de gas inerte,
Unidad de medida:
Rango de tensión de polarización: -5 ÷ 5 V,
Resolución de medida de tensión: 0,15 mV,
Rangos de corriente: 300 nA, 30 nA, 3 nA, 300 pA,
Punta de la sonda:
Tipo de punta de la sonda: Malla de Au, 2,5 mm de diámetro,
Resolución de posicionamiento de la punta en el eje vertical: 20 µm,
Escaneo automatizado de la frecuencia de resonancia,
Amplitud de oscilación ajustable,
Eliminación automatizada de la corriente parásita de la punta,
Transparencia parcial para la luz,
Distancia típica de medición CPD: 0,2 - 1 mm

Resultados ejemplares