CN111638194B - 一种逸出功的测量方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种逸出功的测量方法及装置。所述逸出功的测量方法包括：分别获取波长为λ1、λ2……λn的同类单色光的光子数Np1、Np2……Npn；分别获取波长为λ1、λ2……λn的同类单色光作用于待测样品上后产生的光电子数Ne1、Ne2……Nen；根据所述光子数Np1、Np2……Npn以及所述光电子数Ne1、Ne2……Nen，获得所述待测样品的材料的逸出功；其中，n≥3，且n为正整数。本发明实施例提供的技术方案，实现了材料逃逸出功的低成本、低难度、高效率、高稳定性和高准确性的测量。
Description
技术领域
本发明实施例涉及材料参数测量技术领域，尤其涉及一种逸出功的测量方法及装置。
背景技术
逸出功是材料特性的一个重要指标，直接关系到制作的器件性能，因此，准确测量材料的逸出功对于材料的合成和器件的制作有着重要的指导意义。目前测量逸出功的方法通常包括以下两种：1、紫外光电子能量普法；2、循环伏安法。其中，紫外光电子能量普法采用的设备造价高、使用成本高、操作专业性要求高且测试时间长，循环伏安法需要将材料配置成溶液后进行测量，测量过程的稳定性以及测量结果的准确性较差。
发明内容
本发明提供一种逸出功的测量方法及装置，以实现材料逃逸出功的低成本、低难度、高效率、高稳定性和高准确性的测量。
第一方面，本发明实施例提供了一种逸出功的测量方法，包括：
分别获取波长为λ1、λ2……λn的同类单色光的光子数Np1、Np2……Npn；
分别获取波长为λ1、λ2……λn的同类单色光作用于待测样品上后产生的光电子数Ne1、Ne2……Nen；
根据所述光子数Np1、Np2……Npn以及所述光电子数Ne1、Ne2……Nen，获得所述待测样品的材料的逸出功；
其中，n≥3，且n为正整数。
第二方面，本发明实施例还提供了一种逸出功的测量装置，包括：
光子数获取模块，用于分别获取波长为λ1、λ2……λn的同类单色光的光子数Np1、Np2……Npn；
光电子数获取模块，用于分别获取波长为λ1、λ2……λn的同类单色光作用于待测样品上后产生的光电子数Ne1、Ne2……Nen；
逸出功获得模块，用于根据所述光子数Np1、Np2……Npn以及所述光电子数Ne1、Ne2……Nen，获得所述待测样品的材料的逸出功；
其中，n≥3，且n为正整数。
本发明实施例提供的技术方案，通过分别获取波长为λ1、λ2……λn的同类单色光的光子数Np1、Np2……Npn，分别获取波长为λ1、λ2……λn的同类单色光作用于待测样品上后产生的光电子数Ne1、Ne2……Nen，根据光子数Np1、Np2……Npn以及光电子数Ne1、Ne2……Nen，获得待测样品的材料的逸出功，实现了材料逃逸出功的低成本、低难度、高效率、高稳定性和高准确性的测量。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明实施例提供的一种逸出功的测量方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的一种获取波长为λi的单色光的光子数Npi的流程示意图；
图3是本发明实施例提供的一种获取波长为λi的单色光作用于待测样品上后产生的光电子数Nei的流程示意图；
图4是本发明实施例提供的一种根据光子数Np1、Np2……Npn以及光电子数Ne1、Ne2……Nen，获得待测样品的材料的逸出功的流程示意图；
图5是本发明实施例提供的一种根据波长为λ1、λ2……λn的单色光的光电子产率W1、W2……Wn,获得待测样品的材料的逸出功的流程示意图；
图6是本发明实施例提供的一种逸出功的测量装置的结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种逸出功的测量方法及装置的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
本发明实施例提供了一种逸出功的测量方法，包括：
分别获取波长为λ1、λ2……λn的同类单色光的光子数Np1、Np2……Npn；
分别获取波长为λ1、λ2……λn的同类单色光作用于待测样品上后产生的光电子数Ne1、Ne2……Nen；
根据所述光子数Np1、Np2……Npn以及所述光电子数Ne1、Ne2……Nen，获得所述待测样品的材料的逸出功；
其中，n≥3，且n为正整数。
本发明实施例提供的技术方案，通过分别获取波长为λ1、λ2……λn的同类单色光的光子数Np1、Np2……Npn，分别获取波长为λ1、λ2……λn的同类单色光作用于待测样品上后产生的光电子数Ne1、Ne2……Nen，根据光子数Np1、Np2……Npn以及光电子数Ne1、Ne2……Nen，获得待测样品的材料的逸出功，实现了材料逃逸出功的低成本、低难度、高效率、高稳定性和高准确性的测量。
以上是本申请的核心思想，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他实施方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示装置器件结构的示意图并非按照一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度以及高度的三维空间尺寸。
图1是本发明实施例提供的一种逸出功的测量方法的流程示意图。该逸出功的测量方法用于测量待测样品的材料的逸出功。如图1所示，逸出功的测量方法具体可以包括如下：
步骤11、分别获取波长为λ1、λ2……λn的同类单色光的光子数Np1、Np2……Npn，其中，n≥3，且n为正整数。
示例性的，同类单色光为波长均处于预设波段内的光，例如同类单色光为由深紫外光经单色后获得的多个具有不同波长的光，其中，深紫外光的波长取值范围可以为115～400nm，单色光的波长取值范围可以为130～310nm。
具体的，可采用氘灯提供深紫外光，并采用聚光镜对光进行聚焦处理后输入单色仪，单色仪将接收到的光单色依次调节为多个具有不同预设波长的单色光，每个具有预设波长的单色光持续预设时间，例如，单色仪在t1～t2时段内输出具有第一波长的单色光，在t2～t3时段内输出具有第二波长的单色光，t3～t4时段内输出具有第三波长的单色光。
步骤12、分别获取波长为λ1、λ2……λn的同类单色光作用于待测样品上后产生的光电子数Ne1、Ne2……Nen。
需要说明的是，光具有能量，照射至待测样品上后，待测样品内的电子吸收光能量从材料表面逸出形成光电子。
步骤13、根据光子数Np1、Np2……Npn以及光电子数Ne1、Ne2……Nen，获得待测样品的材料的逸出功。
本实施例提供的技术方案，通过分别获取波长为λ1、λ2……λn的同类单色光的光子数Np1、Np2……Npn，分别获取波长为λ1、λ2……λn的同类单色光作用于待测样品上后产生的光电子数Ne1、Ne2……Nen，根据光子数Np1、Np2……Npn以及光电子数Ne1、Ne2……Nen，获得待测样品的材料的逸出功，使得无需分析光电子动能，因此无需采用能量分析器，也无需设置高真空，进而无需使用高成本的耗材，也无需对精密设备进行维护保养，此外，采用光电子计数机制进行测量，对环境的依赖性小，稳定性好且结果准确性高，测试难度低且测量时间短。实现了材料逃逸出功的低成本、低难度、高效率、高稳定性和高准确性的测量。
图2是本发明实施例提供的一种获取波长为λi的单色光的光子数Npi的流程示意图。如图2所示，获取波长为λi的单色光的光子数Npi具体可以包括如下：
步骤21、控制波长为λi的单色光入射至光电倍增管，获取光电倍增管产生的电流Ipi，1≤i≤n，且i为正整数。
需要说明的是，不同波长的单色光入射至光电倍增管后，光电倍增管产生的电流不同，因此，需要分别测量不同波长的单色光入射至光电倍增管后，光电倍增管对应产生的电流。
具体的，光电倍增管设置于单色仪出射的光的光路上，并在每个波长的持续时间内进行一次采集，产生对应的电流。此外，可通过皮安表对光电倍增管产生的电流进行测量。
步骤22、根据公式：Npi＝(Ipiλi)/(hcR’(Vpi))，获得波长为λi的单色光的光子数Npi，其中，h是普朗克常量，c是光速，R’(Vpi)是施加有电压Vpi的光电倍增管的响应。
需要说明的是，Npi＝(Ipiλi)/(hcR’(Vpi))采用的是光子数的计算公式：Np＝(Ipλ)/(hcR’(Vp))，其中，Np是波长为λ的单色光的光子数，Ip是波长为λ的单色光入射至光电倍增管后光电倍增管产生的电流，h是普朗克常量，c是光速，R’(Vp)是施加有电压Vp的光电倍增管的响应。具体的，上述光电子数的计算公式的推倒过程如下：根据光能量E与光子数Np之间的关系式：E＝Np*h*ν＝Np*hc/λ，其中，频率ν＝c/λ，可得Np＝Eλ/hc。光电倍增管的电流Ip对光能量E的响应R＝Ip/E，因此，E＝Ip/R。光电倍增管的响应R的变化与施加在光电倍增管上的电压Vp有关的相应为：R＝R’(Vp)，因此E＝Ip/R＝Ip/R’(Vp)，进而Np＝Eλ/hc＝(Ipλ)/(hc R’(Vp))。
图3是本发明实施例提供的一种获取波长为λi的单色光作用于待测样品上后产生的光电子数Nei的流程示意图。如图3所示，获取波长为λi的单色光作用于待测样品上后产生的光电子数Nei具体可以包括如下：
步骤31、获取波长为λi的单色光作用于待测样品上后形成的光电流Iei，其中，1≤i≤n，且i为正整数。
需要说明的是，将待测样品的位置移动至单色仪出射的单色光的光路上，以使得单色仪出射的光能够作用于待测样品上，激发待测样品产生光电子，进而形成光电流。具体的，可通过在待测样品的相对两侧设置平板电极的方式收集光电流，并通过微电流计对光电流进行测试。可以理解的是，单色仪在不同时段出射不同波长的光，微电流计在每个波长的光的出射时段内进行一次测量即可。
步骤32、根据公式：Nei＝Iei/e，获得波长为λi的单色光作用于待测样品上后产生的光电子数Nei，其中，e为单位电荷。
其中，Nei＝Iei/e采用的是光电子数的计算公式：Ne＝Ie/e，基于该公式，在已知不同波长的单色光作用于待测样品上产生的光电流后，即可获得对应的光电子数。
图4是本发明实施例提供的一种根据光子数Np1、Np2……Npn以及光电子数Ne1、Ne2……Nen，获得待测样品的材料的逸出功的流程示意图。如图4所示，根据光子数Np1、Np2……Npn以及光电子数Ne1、Ne2……Nen，获得待测样品的材料的逸出功具体可以包括如下：
步骤41、根据公式：Wi＝Nei/Npi,获得波长为λi的单色光的光电子产率Wi，其中，1≤i≤n，且i为正整数。
其中，Wi＝Nei/Npi采用的是光电子产率的计算公式：W＝Ne/Np，基于该公式，在已知不同波长的单色光对应的光子数和光电子数之后，可获得各波长的单色光对应的光电子产率。
步骤42、根据波长为λ1、λ2……λn的单色光的光电子产率W1、W2……Wn,获得待测样品的材料的逸出功。
具体的，图5是本发明实施例提供的一种根据波长为λ1、λ2……λn的单色光的光电子产率W1、W2……Wn,获得待测样品的材料的逸出功的流程示意图。如图5所示，根据波长为λ1、λ2……λn的单色光的光电子产率W1、W2……Wn,获得待测样品的材料的逸出功具体可以包括如下：
步骤51、根据公式：Ei＝hc/λi，计算波长为λi的单色光的光能量Ei，其中，1≤i≤n，且i为正整数，h是普朗克常量，c是光速。
步骤52、根据波长为λ1、λ2……λn的单色光的光电子产率W1、W2……Wn以及光能量E1、E2……En，拟合光电子产率与光能量的关系曲线；
步骤53、将关系曲线与光能量坐标轴的交点对应的光能量值作为待测样品的材料的逸出功。
具体的，以光能量为横坐标，光电子产率为纵坐标，建立二维直角坐标系，根据波长为λ1、λ2……λn的单色光的光能量E1、E2……En和光电子产率W1、W2……Wn，在二维直角坐标系中标定不同波长的单色光的位置，并将多个离散的位置点拟合为一条连续的曲线，确定曲线与横坐标的交点作为待测样品的材料的逸出功。
图6是本发明实施例提供的一种逸出功的测量装置的结构示意图。如图6所示，逸出功的测量装置可以包括：
光子数获取模块61，用于分别获取波长为λ1、λ2……λn的同类单色光的光子数Np1、Np2……Npn，其中，n≥3，且n为正整数；
光电子数获取模块62，用于分别获取波长为λ1、λ2……λn的同类单色光作用于待测样品上后产生的光电子数Ne1、Ne2……Nen；
逸出功获得模块63，用于根据光子数Np1、Np2……Npn以及光电子数Ne1、Ne2……Nen，获得待测样品的材料的逸出功。
在本实施例中，光子数获取模块可以包括第一获取单元，第一获取单元用于获取波长为λi的单色光的光子数Npi，其中，1≤i≤n，且i为正整数：
第一获取单元可以包括：
电流获取子单元，用于控制波长为λi的单色光入射至光电倍增管，获取光电倍增管产生的电流Ipi；
数量获得子单元，用于根据公式：Npi＝(Ipiλi)/(hcR’(Vpi))，获得波长为λi的单色光的光子数Npi，其中，h是普朗克常量；c是光速；R’(Vpi)是施加有电压Vpi的光电倍增管的响应。
在本实施例中，光电子数获取模块可以包括第二获取单元，第二获取单元用于获取波长为λi的单色光作用于待测样品上后产生的光电子数Nei，其中，1≤i≤n，且i为正整数；
第二获取单元可以包括：
光电流获取子单元，用于获取波长为λi的单色光作用于待测样品上后形成的光电流Iei；
个数获得子单元，用于根据公式：Nei＝Iei/e，获得波长为λi的单色光作用于待测样品上后产生的光电子数Nei，其中，e为单位电荷。
在本实施例中，逸出功获得模块可以包括：
产率获得单元，用于根据公式：Wi＝Nei/Npi,获得波长为λi的单色光的光电子产率Wi，其中，1≤i≤n，且i为正整数；
特性获得单元，用于根据波长为λ1、λ2……λn的单色光的光电子产率W1、W2……Wn,获得待测样品的材料的逸出功。
在本实施例中，特性获得单元可以包括：
能量计算子单元，用于根据公式：Ei＝hc/λi，计算波长为λi的单色光的光能量Ei，其中，1≤i≤n，且i为正整数，h是普朗克常量，c是光速；
曲线拟合子单元，用于根据波长为λ1、λ2……λn的单色光的光电子产率W1、W2……Wn以及光能量E1、E2……En，拟合光电子产率与光能量的关系曲线；
特性确定子单元，用于将关系曲线与光能量坐标轴的交点对应的光能量值作为待测样品的材料的逸出功。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (6)
1.一种逸出功的测量方法，其特征在于，包括：
分别获取波长为λ1、λ2……λn的同类单色光的光子数Np1、Np2……Npn；
分别获取波长为λ1、λ2……λn的同类单色光作用于待测样品上后产生的光电子数Ne1、Ne2……Nen；
根据所述光子数Np1、Np2……Npn以及所述光电子数Ne1、Ne2……Nen，获得所述待测样品的材料的逸出功；
其中，n≥3，且n为正整数；
根据所述光子数Np1、Np2……Npn以及所述光电子数Ne1、Ne2……Nen，获得所述待测样品的材料的逸出功包括：
根据公式：Wi＝Nei/Npi,获得波长为λi的单色光的光电子产率Wi；
根据波长为λ1、λ2……λn的单色光的光电子产率W1、W2……Wn,获得所述待测样品的材料的逸出功；
其中，1≤i≤n，且i为正整数；
根据波长为λ1、λ2……λn的单色光的光电子产率W1、W2……Wn,获得所述待测样品的材料的逸出功包括：
根据公式：Ei＝hc/λi，计算波长为λi的单色光的光能量Ei；
根据波长为λ1、λ2……λn的单色光的光电子产率W1、W2……Wn以及光能量E1、E2……En，拟合光电子产率与光能量的关系曲线；
将所述关系曲线与光能量坐标轴的交点对应的光能量值作为所述待测样品的材料的逸出功；
其中，1≤i≤n，且i为正整数；h是普朗克常量；c是光速。
2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，获取波长为λi的单色光的光子数Npi包括：
控制波长为λi的单色光入射至光电倍增管，获取所述光电倍增管产生的电流Ipi；
根据公式：Npi＝(Ipiλi)/(hcR’(Vpi))，获得波长为λi的单色光的光子数Npi；
其中，1≤i≤n，且i为正整数；h是普朗克常量；c是光速；R’(Vpi)是施加有电压Vpi的光电倍增管的响应。
3.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，获取波长为λi的单色光作用于待测样品上后产生的光电子数Nei包括：
获取波长为λi的单色光作用于待测样品上后形成的光电流Iei；
根据公式：Nei＝Iei/e，获得波长为λi的单色光作用于待测样品上后产生的光电子数Nei；
其中，1≤i≤n，且i为正整数；e为单位电荷。
4.一种逸出功的测量装置，其特征在于，包括：
光子数获取模块，用于分别获取波长为λ1、λ2……λn的同类单色光的光子数Np1、Np2……Npn；
光电子数获取模块，用于分别获取波长为λ1、λ2……λn的同类单色光作用于待测样品上后产生的光电子数Ne1、Ne2……Nen；
逸出功获得模块，用于根据所述光子数Np1、Np2……Npn以及所述光电子数Ne1、Ne2……Nen，获得所述待测样品的材料的逸出功；
其中，n≥3，且n为正整数；
逸出功获得模块包括：
产率获得单元，用于根据公式：Wi＝Nei/Npi,获得波长为λi的单色光的光电子产率Wi；
特性获得单元，用于根据波长为λ1、λ2……λn的单色光的光电子产率W1、W2……Wn,获得所述待测样品的材料的逸出功；
其中，1≤i≤n，且i为正整数；
特性获得单元包括：
能量计算子单元，用于根据公式：Ei＝hc/λi，计算波长为λi的单色光的光能量Ei；
曲线拟合子单元，用于根据波长为λ1、λ2……λn的单色光的光电子产率W1、W2……Wn以及光能量E1、E2……En，拟合光电子产率与光能量的关系曲线；
特性确定子单元，用于将所述关系曲线与光能量坐标轴的交点对应的光能量值作为所述待测样品的材料的逸出功；
其中，1≤i≤n，且i为正整数；h是普朗克常量；c是光速。
5.根据权利要求4所述的测量装置，其特征在于，光子数获取模块包括第一获取单元，所述第一获取单元用于获取波长为λi的单色光的光子数Npi：
所述第一获取单元包括：
电流获取子单元，用于控制波长为λi的单色光入射至光电倍增管，获取所述光电倍增管产生的电流Ipi；
数量获得子单元，用于根据公式：Npi＝(Ipiλi)/(hcR’(Vpi))，获得波长为λi的单色光的光子数Npi；
其中，1≤i≤n，且i为正整数；h是普朗克常量；c是光速；R’(Vpi)是施加有电压Vpi的光电倍增管的响应。
6.根据权利要求4所述的测量装置，其特征在于，光电子数获取模块包括第二获取单元，第二获取单元用于获取波长为λi的单色光作用于待测样品上后产生的光电子数Nei；
所述第二获取单元包括：
光电流获取子单元，用于获取波长为λi的单色光作用于待测样品上后形成的光电流Iei；
个数获得子单元，用于根据公式：Nei＝Iei/e，获得波长为λi的单色光作用于待测样品上后产生的光电子数Nei；
其中，1≤i≤n，且i为正整数；e为单位电荷。
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| CN111638194A (zh) | 2020-09-08 |
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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