测样案例｜致真精密仪器Atom Edge Pro原位表征ZnIn₂S₄薄膜光生电荷动态行为

发布时间：

2026-08-06

本期致真精密仪器测样案例，采用Atom Edge Pro 多功能原子力显微镜，搭配原位光照 KPFM 开尔文探针力显微模块，同步完成 ZnIn₂S₄光催化薄膜三维形貌成像与光照前后表面电势原位对比测试，从纳米尺度直观揭示薄膜微观结构与光生电荷分离、迁移规律。

▲图a ZnIn₂S₄薄膜AFM形貌图

▶形貌表征

ZnIn₂S₄薄膜由棒状晶粒相互堆砌构成，晶粒直径尺寸分布于数百纳米尺度，薄膜表面呈现明显的三维凹凸起伏结构。

▲图b ZnIn₂S₄薄膜氙灯光照前的表面电势图

▲图c ZnIn₂S₄薄膜氙灯光照后的表面电势图

▶表面电势表征

测试结果显示，光照后样品整体表面电势发生明显正向偏移，负电势区域占比显著下降，中高电势区域占比提升，且表面电势的空间对比度增强。


 

▶机理剖析

该现象源于ZnIn₂S₄受光激发产生光生载流子，载流子在材料表面发生分离与重新排布，改变局域接触电势差，直观体现材料的光生电荷分离能力与光电响应性能。


 

致真精密仪器Atom Edge Pro的KPFM 具备高灵敏度原位表征优势，可精准追踪光生电荷的迁移行为。结合薄膜微观形貌与表面电势的耦合分析，揭示了薄膜表面微观结构和光电响应性能之间的内在关联，为深入阐释其光催化作用机制提供直接实验支撑。

仪器和参数

样品名称

ZnIn₂S₄薄膜

测试机型

Atom Edge Pro

多功能原子力显微镜

功能模式

开尔文探针力显微镜（KPFM）

探针型号

NSC18/Pt

扫描区域

3 μm × 3 μm

扫描分辨率

256 × 256

▶科研价值

1.直观表征光生电荷的分离行为与表面分布特征，为光生电荷转移机制分析提供实验依据。

2.半定量表征光生电荷的分离程度与表面电荷积累能力。

3.揭示缺陷、异质结等改性策略对局部电荷行为的调控作用。

4.对比不同材料方案的电势分布，指导高效光催化剂的设计与筛选。


 

▶功能应用

1.光催化分解水制氢，将太阳能转化为清洁能源。

2.光催化CO₂还原，转化为甲烷等高附加值燃料。

3.降解有机污染物，净化水体。

4.还原重金属离子（如Cr(VI)还原为Cr(III)），降低毒性。

5.光催化有机合成及H₂O₂生产等其他应用。

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客户成果 | 中科院微电子所《Applied Physics Letters》：基于局域垂直磁各向异性梯度调控的亚百纳米多态自旋轨道扭矩磁隧道结

崂山区委书记刘存东，崂山区委副书记、区长仉元明调研致真精密仪器

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