金属・金属・有機膜の有機膜の電位評価事例 3．PYSと PYSとケルビンプローブのケルビンプローブの比較仕事関数と仕事関数とイオン化イオン化ポテンシャルをポテンシャルを測る装置Ｋ　ＰＰＹＳ試料表面上で金属チップを振動させる事により、Ｄ２ランプの光を分光して試料に照射し、光電効試料とチップ間の静電容量から接触電位差（仕事果によって放出された光電子を検出器にて測定す関数差）を測定するる測定方法測定エネルギー制限なし 3～9eV（分光器による）分解能 1meV （Tipサイズによる） 20meV 仕事関数校正 Al／Au試料にて校正校正なし測定領域標準チップ径：2mm 光照射形状： 2～ 4mm角測定値仕事関数の相対値とイオン化ポテンシャル仕事関数の絶対値とイオン化ポテンシャル試料測定範囲走査測定可能 1点測定測定時間 1点： 10秒以内約5分社内で測定したPYSとケルビンプローブによる各種金属の仕事関数実測値と他機関で公表されている測定値との比較ですテックサイエンスは材料表面の仕事関数とイオン化ポテンシャルを測定できる装置としてケルビンプローブ、ＰＹＳ光電子収量分光装置、逆光電子分光装置を用意しています。試料による装置の選択とバンド構造の相互の比較と分析ができます。とくに太陽電池や燃料電池、光触媒などのデバイス開発において基礎となる材料設計を評価のために、バンド構造の測定分析が欠かせない項目となります。有機膜/太陽電池の寿命や変換効率、金属の吸着、腐蝕の観察、有機薄膜・OELD薄膜・ITO表面の汚染・欠陥・酸化状態、磁気テープの分析に利用されています。以下は太陽電池材料と有機膜に関するデータの測定事例です。仕事関数測定方法の仕事関数測定方法の分類測定方法紫外光電子分光 X 線光電子分光法光電子収量分光 AES 電子分光ケルビンプローブ略称 UPS XPS PYS AES KP プローブ光 HeⅠ (21.22eV) 光 Al (1486.6eV) 光 D2 (3-7eV) 電子（3kV）金属プローブ測定方法光電子 CMA/CHA 光電子 CMA/CHA 試料電流光電子 CMA/CHA 接触電位差測定値絶対値相対値絶対値相対値相対値有機・無機半導体イオン化ポテンシャルイオン化ポテンシャルイオン化ポテンシャルイオン化ポテンシャル仕事関数プローブサイズ＞φ1mm ＞φ1mm ＞φ2-4mm ＞φ1mm ＞φ0.1-10mm 測定環境真空真空大気/真空真空大気/真空仕事関数比較表試料処理 Al 未処理研磨後 Au 未処理 Cu 研磨後未処理 PYS KP 他社大気中真空中大気中大気中 4.50 4.24 3.63 4.30 3.79 3.60 4.73 4.73 4.78 4.88 4.35 5.30 4.50 4.48 研磨後 4.46 Ni 未処理 4.75 4.13 4.40 4.91 3.95 Pt 研磨後未処理 5.23 4.80 NIMS 大気中 4.65 千葉大真空中大気中真空中 1．PYSの PYSの測定事例仕事関数・イオン化ポテンシャルは真空準位を基準としますので本来、真空中で測定する方が真値を得られます。テックサイエンスのPYSは大気、窒素雰囲気、真空中にて仕事関数とイオン化ポテンシャルエネルギーを測定できますので、3-9eVの広い範囲をカバーします。 4.56 4.25 Zn,Ni,Auの仕事関数の比較 Zn 研磨処理前と後の比較 Ni 高真空と低真空中の比較 Au 大気と真空中の比較 4.60 4.51 5.24 4.75 4.50 研磨後 Zn 未処理 3.90 4.10 SUS 研磨後未処理 3.69 4.90 3.63 4.75 3.80 光電子収量分光装置 PYSPYS-100型 100型研磨後（ eV) eV) 日本総販売代理店日本総販売代理店〒 343343-0806 埼玉県越谷市宮本町2 埼玉県越谷市宮本町2-64 E-mail:[email protected] 4 TEL:048TEL:048-964964-3111 FAX:048FAX:048-965965-1500 URL:http://www.techsc.co.jp/ 大気ケルビンプローブにて測定した仕事関数の３Ｄ画像 Zn,Ni,Auの仕事関数の比較 Au 大気中と真空中の比較 Ni 高真空と低真空中の比較 Zn 研磨処理前と後の比較 2-1．ケルビンプローブのケルビンプローブの測定事例多結晶シリコン太陽電池仕事関数測定の３D表示使用チップ材質：金メッキ使用チップサイズ：０．３ｍｍ径アルミと金インターフェースを0.85mmチップ径で 9ｘ7mm走査しました。グラフの右側が金です ITO薄膜上の欠陥シリコン基板上のクロム蒸着膜単結晶シリコン表面太陽電池用多結晶シリコン上のSi3N4保護膜中の欠陥太陽電池用多結晶シリコン上のSi3N4保護膜 2-2．光起電力ケルビンプローブ光起電力ケルビンプローブ Si太陽電池にLED光を照射してケルビンプローブで仕事関数を測定した LED 色波長（暫定）青 420nm 緑 500 nm 赤 650 nm 市販のSi太陽電池に3色の異なるLED光を照射した時の仕事関数値の変化を測定。アースを基盤の表面、および裏面から取ることにより異なる結果となった。両面の仕事関数の和と光照射による太陽電池の起電力との間で相関が取れている事が分かった。走査型ケルビンプローブ走査型ケルビンプローブ SKP020型 SKP020型太陽電池セルに分光された可視光(400nm-750nm)を照射しながら仕事関数の変化を測定した真鍮板腐食部仕事関数測定の３D表示使用チップ材質：金メッキ使用チップサイズ：０．３ｍｍ径 2 3 ED光源からの光強度の増減による仕事関数の変化をケルビンプローブで測定した