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Kelvin probe開爾文探針是一種非接觸式、非破壞性的振動電容器器件，用于測量導電材料的功函數 （Work Function） 或半導體或絕緣表面的表面勢 （Surface Potential）。材料表面的功函數通常由最頂部的 1 – 3 層原子或分子定義，因此開爾文探針是可用的最靈敏的表面分析技術之一。英國KP Technology 公司提供 1 – 3 meV 的非常高的功函數分辨率，這是目前所有商用設備所達到的最高分辨率。

開爾文探針實際上并不接觸表面；相反，與樣品或樣品架的另一部分進行電接觸。探針尖端通常距離樣品 0.2 – 2.0 mm，它測量“傳統功函數”。其他技術，使用距離樣品約 10 納米的非常鋒利的尖端，由于尖端和樣品緊密分離，測量到非?？s小和扭曲的功函數。

開爾文探針的物理形式是一個頭部單元，包含懸掛在樣品上方的音圈驅動系統和積分放大器。振動尖端和樣品形成一個電容器，具有理想的或平行板的幾何形狀。當尖端振動時，電荷被推到外部檢測電路周圍。通過仔細控制尖端電位以及自動捕獲和分析結果波形，可以將電容器兩端的電位和電容器間距計算到非常高分辨率。

在掃描形式中，使用高分辨率 3 軸轉換器將尖端引導穿過樣品表面。針尖的空間分辨率大約是針尖直徑，我們通常在空氣中使用 2.00 mm 和 0.05 mm 的針尖作為標準針尖，在超高真空中則使用從尖銳的針尖到 10.00 mm 直徑的任何針尖。生成的 3D 表面功函數圖像包含有關表面結構、表面成分、薄膜、缺陷等的信息。在時變模式下，可以觀察到氧化（腐蝕）、缺陷弛豫等偽影。

對于半導體表面，無論是有機（聚合物）還是無機（Si、Ge、CdS 等），開爾文探針都是直接測量費米能級的唯一方法。由白光或單色光照射引起的費米能級變化會導致能帶偏移，可用于表征界面和本體缺陷狀態。這些技術被稱為表面光電壓 （SPV） 和表面光電壓光譜 （SPS），KP Technology 可以為我們的系統提供軟件和附件。

傳統的開爾文探針實際上會產生針尖和樣品之間的功函數差。開爾文法最早是由著名的蘇格蘭科學家開爾文勛爵于 1861 年提出的。通常，首先根據參考表面（例如金）校準尖端。然而，KP Technology 是唯一一家提供絕對開爾文探針的公司，該探針將開爾文法和愛因斯坦光電效應相結合，以產生絕對功函數值（以 eV 為單位）。

KP Technology 開發了用于環境、受控氣氛、相對濕度和超高真空環境的專用主機。我們所有的系統都采用 Baikie 教授發明的 off-zero 高度調節 （ONHR） 方法，因此可以產生穩定的高信號水平，從而實現可重復的高分辨率測量。自 2000 年以來，公司的快速增長意味著 KP 技術系統在全球領先的材料研究實驗室中得到應用。我們以快速的售后支持以及協助技術和數據解釋查詢的能力而自豪。

1. 全球第一臺商用的完全意義上的開爾文探針系統
2. 最高分辨率的功函數和表面勢，最好的穩定性和數據重現性
3. 非零專利技術(Off-null, ON) ——ON信號探測系統在高信號水平下工作，與基于零信號原理(null-based, LIA)的系統相比，不會收到噪聲的影響擁有高靈敏度
4. 高度調節專利技術 ——我們的儀器在測量和掃描時可以控制針尖的高度。因為功函數受樣品形貌的影響，針尖與樣品表面距離的調節意味著數據的高重現性且不會漂移
5. 該領域內，擁有最好的信噪比
6. 快速響應時間 ——測量速度在0.1-10秒間，遠快于其他公司產品
7. 功能強的驅動器 ——選用Voice-coil(VC)驅動器，與通常的壓電驅動器相比，VC驅動器頻率要穩定得多、控制的針尖振幅大得多、支持平行多探針操作、支持不同直徑探針操作
8. 所有開爾文探針參數的全數字控制

產品介紹

環境壓力光發射光譜

環境壓力光電子能譜 （APS） 系統是 KP Technology 大型表面分析系列的最新成員。雙模式 APS 系統通過空氣中的光發射來測量材料的絕對功函數，不需要真空。

APS 系統的激勵范圍為 3.4 eV 至 7.0 eV，可以測量金屬的絕對功函數（精度：0.05 eV）和半導體的電離電位，同時可以使用開爾文探針測量表面費米能級（精度：0.001 eV）。

通過添加表面光電壓 （SPV） 和表面光電壓光譜 （SPS），可以在一個系統中測量半導體的全頻段;沒有其他產品可以做到這一點。

已發表論文中強調的最新材料和應用包括鈣鈦礦太陽能電池、銦鋅氧化錫薄膜、金剛石電子學、有機太陽能電池、發光電化學電池、有機晶體管、堿氧化物薄膜和半導體。

產品型號技術參數：APS02、APS03、APS04

大范圍掃描開爾文探針使用戶可以完全訪問尺寸從50mm到350mm的樣品的2D和3D工作函數圖。掃描開爾文探針的功函數分辨率為1 - 3 meV，探針尖端直徑的空間分辨率為0.05 mm (SKP5050型號為0.05 mm)，可提供可靠、可重復的功函數、接觸電位差和伏特電勢測量。

高性能光學/法拉第外殼屏蔽了我們所有的掃描系統免受不需要的快速變化的環境條件，電磁干擾，并為我們的環境壓力光電光譜和表面光電電壓附加模塊提供了完美的平臺。

在發表的論文中重點介紹的最新材料和應用包括：防腐、碳鋼、薄膜、太陽能電池、氧化鉬、氧化鋅納米線薄膜、量子點、空穴輸運、納米粒子、石墨烯和有機發光二極管。

產品型號技術參數：SKP5050、ASKP100100、ASKP200250、 ASKP350350

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單點開爾文探針

單點開爾文探針系統（KP020）是KP技術產品系列的入門系統。非零信號檢測方法允許高質量測量材料的功函數/費米能級。

這種入門級的經濟系統使用戶能夠快速記錄非掃描數據，專用軟件允許對所有參數進行全數字控制，以匹配正在調查的樣品的確切要求。記錄的數據很容易導出到分析軟件。

對于快速事件，KP020可以以每分鐘超過300個功函數測量的速率記錄功函數，或者，系統將在幾天內跟蹤緩慢的功函數演變。

有一個內置的高度調節功能，以控制尖端的樣品間距測量期間，允許穩定，可靠和可重復的數據。

在發表的論文中重點介紹的最新材料和應用包括：鈣鈦礦太陽能電池、二硫化鉬、有機光伏、n型摻雜、空穴輸運、oled、晶體管、氧化銅薄膜、石墨烯、量子點和太陽能電池。

產品型號技術參數：KP020

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表面光電壓

表面光電壓光譜模塊是深入研究光敏材料（如有機半導體，太陽能電池或光敏染料）的完美一體化解決方案。該模塊提供全面的測量模式，包括使用內置光學斬波器進行直流和交流表面光電壓研究。

包括光強度和波長（400 - 700 nm: SPS030或400 - 1000 nm: SPS040）在內的所有參數的全數字控制使研究和表征樣品的表面光電壓和表面光電壓光譜特性成為可能。

在已發表的論文中重點介紹的最新材料和應用包括：金薄膜、鈣鈦礦太陽能電池、二氧化鈦納米管、染料敏化太陽能電池、混合有機/無機光電陰極和三氧化鎢。

產品型號技術參數：SPV020、SPS030、SPS040

應用領域

吸附，電池系統，生物學和生物技術，催化作用，電荷分析，涂層，腐蝕，沉積，偶極層形成，顯示技術，教育，光/熱散發，費米級掃描，燃料電池，離子化，MEMs，金屬，微電子，納米技術，Oleds，相轉變，感光染色，光伏譜學，高分子半導體，焦熱電，半導體，傳感器，皮膚，太陽能電池，表面污染，表面化學，表面光伏，表面勢，表面物理，薄膜，真空研究，功函數工程學；

典型客戶

中國科學院、沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學、黑龍江大學、德國埃爾蘭根-紐倫堡弗里德里希-亞歷山大大學、美國國家可再生能源實驗室、香港大學、英國阿爾斯特大學，英國倫敦帝國理工學院、以色列希伯來大學、加拿大多倫多大學、吉林大學、韓國首爾國立大學、福州大學、華中科技大學、意大利理工學院、法國斯特拉斯堡大學、韓國韓京國立大學等等...