Descripción

La sonda Kelvin de escaneo permite medir la diferencia de potencial de contacto (CPD) no sólo en un único punto de la muestra, sino que puede escanearse toda la superficie de la muestra.
La sonda Kelvin equipada con una fuente de luz permite examinar los estados superficiales de los electrones en la muestra. Los estados superficiales de los electrones desempeñan un papel significativo en la transferencia de carga eléctrica, que es especialmente importante para los materiales fotovoltaicos y en fotoelectroquímica.
La posibilidad de escanear la superficie de la muestra y examinar sus propiedades eléctricas permite una evaluación precisa de la calidad del material, su homogeneidad, etc. Las series de valores CPD recogidos para muchos puntos de la muestra, pueden utilizarse para evaluar la Función de Trabajo con mayor precisión.

Voltímetro electrostático
La técnica de medición, los métodos analíticos aplicados y el diseño del instrumento hacen que éste sea único e inigualable en el ensayo de superficies dieléctricas cargadas, incluidos los dieléctricos en los que el potencial medido por encima de las cargas acumuladas puede llegar a ser de varios kilovoltios

El sistema de sonda Kelvin de barrido 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 superficial (SPV por técnica de banda plana),
Efectos de adsorción y quimisorción superficial sobre la función de trabajo,
Información sobre la densidad de estados superficiales,
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,
Distribución de carga electrostática sobre la superficie.

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 temperatura, humedad, polvo y 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

Generales:

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,
Soportes de muestras:
- Estado sólido de forma libre con soporte de contacto superior,
- Soporte de contacto inferior,
- Soporte electroquímico

Jaula de Faraday:

Estándar / estanca al gas con sistema de flujo de gas inerte

Unidad de medida:

Rango de tensión de polarización: -5 ÷ 5 V,
Resolución de la 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

Mesa XY:

Motorizada, controlada mediante software,
Tamaño: 50 x 50 mm,
Rango de movimiento: 50 x 50 mm