Kelvin probe开尔文探针是一种非接触式、非破坏性的振动电容器器件，用于测量导电材料的功函数 （Work Function） 或半导体或绝缘表面的表面势 （Surface Potential）。材料表面的功函数通常由最顶部的 1 – 3 层原子或分子定义，因此开尔文探针是可用的最灵敏的表面分析技术之一。英国KP Technology 公司提供 1 – 3 meV 的非常高的功函数分辨率，这是目前所有商用设备所达到的最高分辨率。

开尔文探针实际上并不接触表面；相反，与样品或样品架的另一部分进行电接触。探针尖端通常距离样品 0.2 – 2.0 mm，它测量“传统功函数”。其他技术，使用距离样品约 10 纳米的非常锋利的尖端，由于尖端和样品紧密分离，测量到非常缩小和扭曲的功函数。

开尔文探针的物理形式是一个头部单元，包含悬挂在样品上方的音圈驱动系统和积分放大器。振动尖端和样品形成一个电容器，具有理想的或平行板的几何形状。当尖端振动时，电荷被推到外部检测电路周围。通过仔细控制尖端电位以及自动捕获和分析结果波形，可以将电容器两端的电位和电容器间距计算到非常高分辨率。

在扫描形式中，使用高分辨率 3 轴转换器将尖端引导穿过样品表面。针尖的空间分辨率大约是针尖直径，我们通常在空气中使用 2.00 mm 和 0.05 mm 的针尖作为标准针尖，在超高真空中则使用从尖锐的针尖到 10.00 mm 直径的任何针尖。生成的 3D 表面功函数图像包含有关表面结构、表面成分、薄膜、缺陷等的信息。在时变模式下，可以观察到氧化（腐蚀）、缺陷弛豫等伪影。

对于半导体表面，无论是有机（聚合物）还是无机（Si、Ge、CdS 等），开尔文探针都是直接测量费米能级的唯一方法。由白光或单色光照射引起的费米能级变化会导致能带偏移，可用于表征界面和本体缺陷状态。这些技术被称为表面光电压 （SPV） 和表面光电压光谱 （SPS），KP Technology 可以为我们的系统提供软件和附件。

传统的开尔文探针实际上会产生针尖和样品之间的功函数差。开尔文法最早是由著名的苏格兰科学家开尔文勋爵于 1861 年提出的。通常，首先根据参考表面（例如金）校准尖端。然而，KP Technology 是唯一一家提供绝对开尔文探针的公司，该探针将开尔文法和爱因斯坦光电效应相结合，以产生绝对功函数值（以 eV 为单位）。

KP Technology 开发了用于环境、受控气氛、相对湿度和超高真空环境的专用主机。我们所有的系统都采用 Baikie 教授发明的 off-zero 高度调节 （ONHR） 方法，因此可以产生稳定的高信号水平，从而实现可重复的高分辨率测量。自 2000 年以来，公司的快速增长意味着 KP 技术系统在全球领先的材料研究实验室中得到应用。我们以快速的售后支持以及协助技术和数据解释查询的能力而自豪。

1. 全球第一台商用的完全意义上的开尔文探针系统
2. 最高分辨率的功函数和表面势，最好的稳定性和数据重现性
3. 非零专利技术(Off-null, ON) ——ON信号探测系统在高信号水平下工作，与基于零信号原理(null-based, LIA)的系统相比，不会收到噪声的影响拥有高灵敏度
4. 高度调节专利技术 ——我们的仪器在测量和扫描时可以控制针尖的高度。因为功函数受样品形貌的影响，针尖与样品表面距离的调节意味着数据的高重现性且不会漂移
5. 该领域内，拥有最好的信噪比
6. 快速响应时间 ——测量速度在0.1-10秒间，远快于其他公司产品
7. 功能强的驱动器 ——选用Voice-coil(VC)驱动器，与通常的压电驱动器相比，VC驱动器频率要稳定得多、控制的针尖振幅大得多、支持平行多探针操作、支持不同直径探针操作
8. 所有开尔文探针参数的全数字控制

产品介绍

环境压力光发射光谱

环境压力光电子能谱 （APS） 系统是 KP Technology 大型表面分析系列的最新成员。双模式 APS 系统通过空气中的光发射来测量材料的绝对功函数，不需要真空。

APS 系统的激励范围为 3.4 eV 至 7.0 eV，可以测量金属的绝对功函数（精度：0.05 eV）和半导体的电离电位，同时可以使用开尔文探针测量表面费米能级（精度：0.001 eV）。

通过添加表面光电压 （SPV） 和表面光电压光谱 （SPS），可以在一个系统中测量半导体的全频段;没有其他产品可以做到这一点。

已发表论文中强调的最新材料和应用包括钙钛矿太阳能电池、铟锌氧化锡薄膜、金刚石电子学、有机太阳能电池、发光电化学电池、有机晶体管、碱氧化物薄膜和半导体。

产品型号技术参数：APS02、APS03、APS04

大范围扫描开尔文探针使用户可以完全访问尺寸从50mm到350mm的样品的2D和3D工作函数图。扫描开尔文探针的功函数分辨率为1 - 3 meV，探针尖端直径的空间分辨率为0.05 mm (SKP5050型号为0.05 mm)，可提供可靠、可重复的功函数、接触电位差和伏特电势测量。

高性能光学/法拉第外壳屏蔽了我们所有的扫描系统免受不需要的快速变化的环境条件，电磁干扰，并为我们的环境压力光电光谱和表面光电电压附加模块提供了完美的平台。

在发表的论文中重点介绍的最新材料和应用包括：防腐、碳钢、薄膜、太阳能电池、氧化钼、氧化锌纳米线薄膜、量子点、空穴输运、纳米粒子、石墨烯和有机发光二极管。

产品型号技术参数：SKP5050、ASKP100100、ASKP200250、 ASKP350350

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单点开尔文探针

单点开尔文探针系统（KP020）是KP技术产品系列的入门系统。非零信号检测方法允许高质量测量材料的功函数/费米能级。

这种入门级的经济系统使用户能够快速记录非扫描数据，专用软件允许对所有参数进行全数字控制，以匹配正在调查的样品的确切要求。记录的数据很容易导出到分析软件。

对于快速事件，KP020可以以每分钟超过300个功函数测量的速率记录功函数，或者，系统将在几天内跟踪缓慢的功函数演变。

有一个内置的高度调节功能，以控制尖端的样品间距测量期间，允许稳定，可靠和可重复的数据。

在发表的论文中重点介绍的最新材料和应用包括：钙钛矿太阳能电池、二硫化钼、有机光伏、n型掺杂、空穴输运、oled、晶体管、氧化铜薄膜、石墨烯、量子点和太阳能电池。

产品型号技术参数：KP020

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表面光电压

表面光电压光谱模块是深入研究光敏材料（如有机半导体，太阳能电池或光敏染料）的完美一体化解决方案。该模块提供全面的测量模式，包括使用内置光学斩波器进行直流和交流表面光电压研究。

包括光强度和波长（400 - 700 nm: SPS030或400 - 1000 nm: SPS040）在内的所有参数的全数字控制使研究和表征样品的表面光电压和表面光电压光谱特性成为可能。

在已发表的论文中重点介绍的最新材料和应用包括：金薄膜、钙钛矿太阳能电池、二氧化钛纳米管、染料敏化太阳能电池、混合有机/无机光电阴极和三氧化钨。

产品型号技术参数：SPV020、SPS030、SPS040

应用领域

吸附，电池系统，生物学和生物技术，催化作用，电荷分析，涂层，腐蚀，沉积，偶极层形成，显示技术，教育，光/热散发，费米级扫描，燃料电池，离子化，MEMs，金属，微电子，纳米技术，Oleds，相转变，感光染色，光伏谱学，高分子半导体，焦热电，半导体，传感器，皮肤，太阳能电池，表面污染，表面化学，表面光伏，表面势，表面物理，薄膜，真空研究，功函数工程学；

典型客户

中国科学院、沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学、黑龙江大学、德国埃尔兰根-纽伦堡弗里德里希-亚历山大大学、美国国家可再生能源实验室、香港大学、英国阿尔斯特大学，英国伦敦帝国理工学院、以色列希伯来大学、加拿大多伦多大学、吉林大学、韩国首尔国立大学、福州大学、华中科技大学、意大利理工学院、法国斯特拉斯堡大学、韩国韩京国立大学等等...