走査型ケルビンプローブ
走査型ケルビンプローブ(Scanning Kelvin Probe)では、試料上の1点だけでなく、試料表面全体を走査して接触電位差(CPD:Contact Potential Difference)を測定することができます。
光源を備えたケルビンプローブを使用することで、試料中の電子の表面準位を調べることができます。電子の表面準位は電荷移動において重要な役割を果たすため、特に太陽電池材料や光電気化学の研究において重要です。
試料表面を走査しながらその電気的特性を測定することで、材料の品質や均一性などを詳細に評価することができます。また、試料上の多数の測定点から得られたCPD値を用いることで、仕事関数(Work Function)をより精密に評価することができます。
特徴
- 試料全体の接触電位差を測定
- 接触電位差(CPD)を測定し、材料の仕事関数を評価
- フェルミ準位、n型・p型、エネルギーギャップを評価
- 表面光起電力(SPV)測定に対応
- 表面吸着・化学吸着、表面準位、帯電・放電などの表面状態
- 温度・湿度による仕事関数の変化を測定
- 金メッシュプローブによる高S/N比測定、粗面・研磨面に対応
アプリケーション
- 導電材料・半導体材料の仕事関数評価
- 有機半導体・無機半導体の表面・電子状態
- 太陽電池・光電変換材料
- 腐食・光腐食プロセス
- 吸着・脱離および表面反応
- 表面帯電・放電現象
- 薄膜・多層膜・埋もれた界面
製品情報
仕様:
- 重量:10 kg
- サイズ:40 x 40 x 45 cm
- PC接続:USB 2.0
- 電源:230 V、50Hz または 115 V、60 Hz
- 測定方式:2チャンネルロックインアンプ
- 基板を自動検出し、チップがサンプルに接触するのを防ぐレーザーバリア
- 補助センサー:湿度、温度
- 表面検査点表示用レーザーポインター
- サンプルホルダー:
– 上部コンタクトホルダー付きフリーシェイプソリッドステート
– 下部コンタクトホルダー
– 電気化学ホルダー
ファラデーケージ:
- 標準 / 気密型(不活性ガスフローシステム付き)
測定単位:
- バイアス電圧範囲:-5 ~ 5 V
- 電圧測定分解能:0.15 mV
- 電流範囲:300 nA、30 nA、3 nA 300 pA
プローブチップ:
- プローブチップタイプ:Auメッシュ、直径2.5 mm
- 垂直軸方向のチップ位置決め分解能:20 µm
- 自動共振周波数スキャン
- 振動振幅調整可能
- チップ寄生電流自動除去
- 光透過率(部分透過)
- CPD測定距離(標準):0.2~1 mm
XYテーブル:
- 電動式、ソフトウェア制御
- サイズ:50 x 50 mm
- 移動範囲:50 x 50 mm
システム構成

構成内容
- 実験後にプローブチップを保管するための保護ベイ
- 測定領域を直接示すレーザーポインター、
- 装置がファラデーケージで覆われている場合でもサンプルの取り扱いを容易にする光源
- プローブチップとサンプル間の距離を正確に検出するレーザーバリア
- ゴールデンプローブチップ、
- サンプルホルダー
- 電動XYテーブル
プローブチップ



ケルビンプローブ装置の最も重要な部分はプローブチップです。参照電極は直径2.5mmの金メッシュでできており、サンプルから0.5mm離れた位置からでも高いS/N比を実現します。そのため、検査対象となるサンプル表面が粗面であっても研磨面であっても問題ありません。チップの振動は電磁石によって生成されます。
プローブチップは、Instytut Fotonowy Sp. z o.o. によって完全に設計・製造された部品です。
サンプルホルダー
標準のケルビンプローブのセットには2種類のサンプルスタンドが含まれています。


ファラデーケージ
ケルビンプローブの装置全体はファラデーケージで覆われており、周囲の光や電磁場から装置を保護します。


不活性ガスフローシステムを備えた気密ファラデーケージ
CPD の科学測定は、温度、湿度、ほこり、化学汚染物質などの環境要因に敏感であることが多いため、ケルビン プローブは、不活性ガス フロー システムを備えたファラデー ケージの密閉バージョン内に配置することができます。
レーザーによる接触回避機能

ケルビンプローブはレーザーによる接触回避システムを搭載しています。この機能はサンプル基板を自動検出し、プローブが検査対象サンプルに近づくたびに、サンプル表面とプローブチップ間の正確な距離を20µmの精度で測定します。
サンプルへの照明


測定中、プローブチップ上部に設置された光ファイバーからサンプルを照射することができます。プローブチップは光を透過します。光ファイバー入力部への光は、LEDリボルバー、キセノンランプとモノクロメーターの組み合わせ、あるいはその他の必要な光源から供給できます。
測定例
アルミニウム



周期的な穴を持つ金属表面サンプル




誘電体表面上の電荷分布





