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大気中で、光電子分光スペクトルと仕事関数(絶対値)を測定
光電子分光表面分析システム

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光電子分光表面分析システム 製品画像 光電子分光表面分析システム 製品画像

製品概要

 大気中で光電子分光スペクトルと仕事関数(絶対値)を、非接触で測定します。励起光(3.4~7eV)を照射し、試料表面に接近させたΦ2mmプローブで光電子を検出します。類似した測定手法の光伝導度は光学バンドギャップを計測しますが、光電子分光は真空準位を超えた電子を検出し仕事関数の絶対値を評価します。光源モジュールを追加した場合、励起エネルギー範囲を紫外から近赤外域まで拡大可能です。
 光電子検出にケルビンプローブを使用しており、ケルビンプローブ法による金をリファレンスに使用した相対仕事関数測定も可能です。

KP Technology社について:
 KP Technology社は、2000年創業の会社で、走査型ケルビンプローブシステムや光電子分光表面分析システムなどの、仕事関数測定装置の専業メーカーです。これまで、世界で300 システム以上の装置を大学、研究所、民間企業に納入しています。
創業者でありCEOでもあるProf Iain D Baikieは、1980年代から表面分析のためのケルビンプローブシステムの開発に携わり、この分野の開発と応用で、30年以上の経験を有しています。

特長

・大気光電子分光法による仕事関数の絶対値測定
(ケルビンプローブによる相対仕事関数測定も可)
・UV光源エネルギー範囲 3.4~7.0eV (176~360nm)
・大気中・非接触測定
・オプション:
 可視・近赤外励起光源モジュール(ハロゲンランプ、LED光源)
 可視・近赤外分光器(光源、分光器400~1000nm)

主な用途

・イオン化ポテンシャル・状態密度測定
・太陽電池材料の評価
・薄膜の膜質評価
・有機/無機半導体材料の欠陥分析
など

オプション

・表面光起電力モジュール (石英タングステンハロゲン光源/LED)
・表面光起電力分光モジュール (400~1000 nm)

測定例

Si、Cuの仕事関数測定

Siサンプルの仕事関数

Siサンプルの仕事関数

Cuサンプルの仕事関数

Cuサンプルの仕事関数

接触電位差(CPD)に対する仕事関数のプロット

接触電位差に対する仕事関数のプロット

 このデータは、各種金属について、光電子分光表面分析システム(モデル:APS02)を用いて、仕事関数を光電子分光モード、接触電位差(CPD)をケルビンプローブモードで測定したものです。CPDに対して仕事関数をプロットすると、直線となりCPDが0の仕事関数が、プローブチップの仕事関数を示しています。

Si、Cuの状態密度測定

Siサンプルの状態密度

Siサンプルの状態密度

Cuサンプルの状態密度

Cuサンプルの状態密度

KP Technology社CEO(Prof.Baikie)による製品紹介動画

1.走査型ケルビンプローブシステム

2.ケルビンプローブの原理

3.超高真空ケルビンプローブ

最新の論文

1.光電子分光表面分析システム

Flexible light-emitting electrochemical cells with single-walled carbon nanotube anodes,
Martinez-Sarti et al., Organic Electronics, 2016, 30, 36-39.

Probing the energy levels of perovskite solar cells via Kelvin probe and UV ambient pressure photoemission spectroscopy,Harwell et al., Physical Chemistry Chemical Physics, 2016.

Small molecule/polymer blend organic transistors with hole mobility exceeding 13 cm V-1 s-1,
Paterson et al., Advanced Materials, 2016.

Copper thiocyanate: an attractive hole transport/extraction layer for use in organic photovoltaic cells,
Treat, Neil D. et al., App. Phys. Lett. 107, 013301, 2015.

2.走査型ケルビンプローブシステム

Crosslinkable amino-functionalized conjugated polymer as cathode interlayer for efficient inverted polymer solar cells,Wang, J et al. Advanced Energy Materials, 2016.

Effects of humidity during formation of zinc oxide electron contact layers from a diethylzinc precursor solution,
Mauger, Scott A. et al. Organic Electronics, 2016, 31, 63-70.

Effects of nitrogen plasma treatment on the electrical property and band structure of few-layer MoS2,
Ting-Hong Su et al., Appl. Phys. Lett. 108, 033103, 2016.

Effects of thermal pressing on ZnO nanoparticle layers deposited by drop casting,
Yoshida, Toshiyuki et al., Journal of Surface Science and Nanotechnology, 2016, 14, 175-178.

3.環境制御型ケルビンプローブシステム

Spatial determination of diffusable hydrogen concentrations proximate to pits in a Fe-Cr-Ni-Mo steel using the Scanning Kelvin Probe,R. F. Schaller et al., Electrochemistry Communications, 2016, 63, 5-9.

Sealing of anodized aluminium with phytic acid solution,
Shuaixing Wang et al., Surface & Coatings Technology, 2016, 286, 155-164.

Effect of particle size on the surface activity of TiC-Ni composite coating via the interfacial valence electron localization,Zirun Yang et al., RSC Advances, 2016, 6, 18793-18799.

Relationship between dissolved oxygen and corrosion characterization of X80 steel in acidic soil simulated solution,
Shuaixing Wang et al., Int. J. Electrochem. Sci., 2015, 10, 4393-4404.

システム仕様

型名 APS01 APS02 APS03 APS04
3軸走査型ケルビンプローブ内蔵 -
表面光起電力モジュール付属 - -
表面光起電力分光モジュール付属 - - -
チップ材料 / 直径 金 / 2 mm
仕事関数分解能 50 meV (< 3meV /ケルビンプローブモード)
付属品 観察用カメラ、小型モニター、オシロスコープ、静電シールドカバー
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よくいただくご質問

  • 他の仕事関数測定手法であるUPS等と比較して、ケルビンプローブの特長は?

    大気中で簡便に測定可能な点です。粉体も測定できます。
  • 大気中ではなく、真空中で測定しないと仕事関数測定は意味がないのでは?

    アプリケーションによります。仕事関数は材料の最表面の状態に大きく依存するため、大気中で使用する材料に関しては大気中での測定データが有用です。
    なお、オプションの真空用ヘッドもあり、真空中の測定にも対応可能です。
  • 伝統的なケルビンプローブ法と、本装置で採用しているBaikie法 (Off-Null法)との違いとメリットは何ですか?

    伝統的な手法では、プローブからの信号がゼロになるようなバイアス電圧を求め、この電圧から仕事関数が得られます。一方Baikie法では、バイアス電圧を走査することによってバイアス電圧と信号電圧がバランスする電圧を得るため、電圧の小さな信号を測定する必要がなく、測定環境やノイズの影響を受けずにより素早く正確に仕事関数を測定することが出来ます。
  • SPMのオプションでケルビンプローブもありますが、違いは何ですか?

    大きな違いはステージの走査範囲です。SPMの走査範囲は100um程度ですが、本装置の標準走査範囲は50x50mmで、試料サイズと同スケールでのマッピングが可能です。
  • 空間分解能はどれくらいですか?

    プローブのチップサイズ径程度になります。標準チップは2 mm、オプションチップの最小サイズは50umです。ケルビンプローブの信号電圧の強さはチップサイズに依存するため、試料によっては小さいチップでは測定精度が低下する場合があります。
  • ケルビンプローブシステムで、試料のトポグラフィー像を取得することはできますか?

    できます。通常、マッピング中にチップと試料間の距離を一定に保っているため、その
    制御信号からトポグラフィー像を構築することができます。ただし、空間分解能はプローブのチップサイズに依存します。
  • ステージ付属の走査型モデルではなく、ステージが付属しない点測定のモデルはありますか?

    あります。
  • 点測定のモデルから、後日、ステージを追加して走査型モデルへアップグレードはできますか?

    できます。
  • ケルビンプローブシステムと光電子分光表面分析システムの違いは何ですか?

    ケルビンプローブは仕事関数の(プローブチップまたは標準試料との)相対値を求めるのに対し、光電子分光表面分析は絶対値を求めることが可能です。また、光電子分光では試料の状態密度を求めることも可能です。
  • ケルビンプローブシステムから、光電子分光システムにアップグレードすることはできますか?

    できます。
  • どのような設置環境が必要ですか?

    丈夫な机か光学定盤の準備をお願いいたします。
    また、下記のような場所の近くには設置しないようにお願いいたします。
    ・高電圧源や機械的振動源。
    ・湿度が大きく変化する可能性のある、ドアやエアコン出口、窓。  
    ・ほこりっぽい場所。
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