1、光伏材料與器件檢測復習重點題型:填空、名詞解釋、簡答題、綜合題一、填空題1、X射線的本質是（電磁波） ，其波長為（0.0110nm）。它既具有（波動性），又具有（粒子性），X射線衍射分析是利用了它的（波動性） 。X射線的核心部件是 （X射線發射器） 。2、X射線一方面具有波動性，表現為具有一定的 （衍射），另一方面又具有粒子性，體現為具有一定的（質量和能量）。3、莫塞萊定律反映了材料產生的（ 特征X射線波長） 與其（ 原子序數）的關系。4、當高速的電子束轟擊金屬靶會產生兩類X射線，它們是（特征X射線） 和 （連續X射線） ，其中在X射線粉末衍射中采用的是（特征X射線） 。5、特征X射線是由元素

2、原子中（內層電子躍遷） 引起的，因此各元素都有特定的 （特征X射線） 和（激發 ）電壓，特征譜與原子序數之間服從（莫塞萊 ）定律。6、同一元素的K1、K2、K的相對大小依次為 （K1>K2>K）；能量從小到大的順序為 （K1<K2<K ）。（注：用不等式標出） 7、X射線通過物質時，部分X射線將改變它們前進的方向，即發生散射現象。X射線的散射包括兩種：（相干散射） 和 （非相干散射 ）。 （相干散射） 是X射線衍射分析方法的技術基礎。 8、布拉格公式是（2d sin= n）。9、晶體產生X射線衍射的必要條件：（布拉格方程）。10、X射線照射固體物質，產生的可能物理信號有

3、：（散射、光電效應、透射X射線和熱）。基于這些信號建立的分析方法有：（X射線衍射、X射線熒光光譜、X射線激發俄歇電子能譜、X射線光電子能譜等）。11、二次電子的產額隨著樣品的傾斜度的變化而變化，傾斜度越小，二次電子產額越（低）。12、掃描電子顯微鏡常用的信號是（ 二次電子信號）和 （背散射電子信號）。13、背散射電子的產額與樣品的原子序數的關系是原子序數越小，背散射電子產額越（低） 。二、名詞解釋1、 相干散射和非相干散射(1) 相干散射：X射線光子與原子內的緊束縛電子相碰撞時，光子的能量可認為不受損失，而只改變方向。因此這種散射線的波長與入射線相同，并且具有一定的位相關系，可以相互干涉，形成

4、衍射圖樣。(2) 非相干散射：當X射線光子與自由電子或束縛很弱的電子碰撞時，光子的部分能量傳遞給原子，損失了部分能量，因而波長變長了，稱為非相干散射。2、 暗場像和明場像(1)暗場像： 在透射電鏡中，選用散射電子（衍射電子）形成的像稱為暗場像。(2)明場像： 選用透射電子形成的像稱為明場像。3、 熒光輻射一個具有足夠能量的X射線光子從原子內部打出一個K電子，當外層電子來填充K空位時，將向外輻射K系X射線，這種由X射線光子激發原子所發生的輻射過程，稱為熒光輻射或二次熒光。4、 俄歇效應當原子中K層電子被打出后，就處于激發狀態，其能量為Ek。如果一個L層電子來填充這個空位，K電離就變成了L電離，其

5、能量由Ek變成El，此時將釋放Ek-El的能量，可能產生熒光X射線，也可能給予L層的電子，使其脫離原子產生二次電離。即K層的一個空位被L層的兩個空位所替代，這種現象稱俄歇效應。5、 物相分析指確定材料由哪些相組成（即物相定性分析或物相鑒定）和確定各組成相的含量（常以體積分數或質量分數表示，即物相定量分析）。6、特征X射線和連續X射線(1)連續X射線：在X射線管兩端加以高壓，并維持一定的電流，所得到的的X射線強度隨波長連續變化的X射線稱作連續X射線。(2)特征X射線：高速電子撞擊材料后，材料原子內層電子被擊出而在內層留下空位，外層電子向空位躍遷時會輻射X射線。不同材料X射線波長不同，此X射線稱為

6、特征X射線。7、散射襯度和衍射襯度所謂襯度，是指圖像各部位明暗的區別程度。（1）散射襯度：樣品各部位厚度或元素組成不同，導致入射電子的散射程度不同，使各部位透射電子密度不同，最終在圖像上形成明暗不同的區域，這一現象稱為散射襯度。該襯度原理適用于非晶樣品。（2）衍射襯度：由于樣品中不同位相的晶體衍射條件（位相）不同而造成的襯度差別，稱為衍射襯度。該襯度原理僅適用于晶體結構樣品。8、 二次電子和背散射電子(1) 二次電子：指被入射電子轟擊出來的核外電子。二次電子來自表面5-10nm深度范圍的區域，能量為0-50 eV。它對試樣表面狀態非常敏感，能有效地顯示試樣表面的微觀形貌。(2) 背散射電子:被

7、固體樣品中的原子核反彈回來的一部分入射電子，其中包括彈性背散射電子和非彈性背散射電子。9、點分辨率與晶格分辨率（1）點分辨率：圖像上所能分辨出的最小的兩點間的距離。（2）晶格分辨率：當電子束射入樣品后，由于通過樣品的透射束和衍射束間存在位相差，它們間通過動力學干涉在相平面上形成能反映晶面間距大小和晶面方向的晶格條紋像。晶格分辨率實際是晶面間距的比例圖像。10、光學分析方法光學分析法：根據物質吸收、發射電磁輻射以及物質與電磁幅射的相互作用來進行分析的一類儀器分析方法。11、光譜法與非光譜法(1)光譜法：基于物質與輻射能作用時，分子或原子發生能級躍遷而產生的發射、吸收的波長或強度進行分析的方法。(

8、2)非光譜法：這類光學分析方法主要是利用電磁輻射與物質的相互作用所引起的電磁輻射在方向上的改變或物理性質的變化來進行分析。12、基態/激發態/躍遷(1)基態：原子里所能具有的各種狀態中能量最低的狀態（E0）稱為基態。(2)激發態：如果外層電子(又稱價電子)吸收了一定的能量就會遷移到更外層的軌道上，這時電子就處于較高能量（高于基態）的量子狀態叫激發態。(3)躍遷：從一個能級所對應的狀態到另一個能級所對應的狀態的變化稱為躍遷。13、暗特性與光特性 (1)暗特性：如果沒有光照，太陽能電池等價于一個pn結。通常把無光照情況下太陽能電池的電流電壓特性叫做暗特性。（2）光特性：光生少子在內建電場驅動下定向

9、的運動在PN結內部產生了n區指向p區的光生電流，光生電動勢等價于加載在PN結上的正向電壓V，它使得PN結勢壘高度降低。14、光致發光（簡稱PL）與電致發光（簡稱EL)（1）光致發光是材料的一種發光現象。是指材料中的電子吸收外界光子后被激發，處于激發態的電子向較低的能級躍遷，以光輻射的形式釋放出能量的過程。（2）電致發光，也稱場致發光，是由電流或電場激發載流子，將電能直接轉變成光能的過程。按照原理可分為低場電致發光和高場電致發光。15、絕對光譜響應與相對光譜響應（1）絕對光譜響應：各種波長的單位輻射光能或對應的光子入射到太陽電池上，將產生不同的短路電流，按波長的分布求得其對應的短路電流變化曲線稱

10、為太陽電池的絕對光譜響應。（2）相對光譜響應：如果每一波長以一定等量的輻射光能或等光子數入射到太陽電池上，所產生的短路電流與其中最大短路電流比較，按波長的分布求得其比值變化曲線，這就是該太陽電池的相對光譜響應。16、內/外量子效率（1）外量子效率：太陽能電池的電荷載流子數目與外部入射到太陽能電池表面的一定能量的光子數目之比。（2）內量子效率：太陽能電池的電荷載流子數目與外部入射到太陽能電池表面的沒有被太陽能電池反射回去的，沒有透射過太陽能電池的，一定能量的光子數目之比。17、激發光譜/發射光譜(1)激發光譜是指發光材料在不同波長光的激發下，該材料的某一發光譜線和譜帶的強度或發射效率與激發波長的

11、關系。(2)發射光譜是指發光材料在某一特定波長光的激發下，所發射的不同波長光的強度或能量分布。三、問答題1、 闡述特征X射線產生的物理機制.通常獲得X射線是利用一種類似熱陰極二極管的裝置，用一定材料制作的板狀陽極（A，成為靶）和陰極（C，燈絲）密封在一個玻璃-金屬管殼內，陰極通電加熱，在陰極和陽極之間加以直流電壓U（約數千伏到數十千伏），則陰極產生大量熱電子e將在高壓電場作用下飛向陽極，在它們與陽極碰撞的瞬間產生X射線。2、 簡述掃描電鏡的結構。掃描電鏡的儀器由以下四部分組成：1) 電子光學系統：產生符合成像要求的掃描電子束并控制其在樣品表面進行掃描；2) 電子信息接收系統：電子與光導管端面碰

12、撞，將動能轉化為光能，以光子形式經光導管傳輸、光電系統倍增后轉化為電流信號輸出；3) 成像顯示系統：將電流信號傳遞給顯像管進行成像；4) 電源及真空系統：提供儀器所需的電源以及電子光學系統正常工作和避免樣品污染所需的高真空環境。3、 給出物相定性與定量分析的基本原理。答：（1）定性分析原理： X射線在某種晶體上衍射時反映出帶有晶體特征的特定的衍射花樣（衍射位置、衍射強度I），而且沒有兩種結晶物質會給出完全相同的衍射花樣，所以根據衍射花樣與晶體結構一一對應的關系，就可確定某一物相。 （2）定量分析原理：根據X射線衍射強度公式，某一物相的相對含量的增加，其衍射線的強度亦隨之增加，所以通過衍射線強度

13、的數值可以確定對應物相的相對含量。由于各個物相對X射線的吸收影響不同，X射線衍射強度與該物相的相對含量之間不成線性比例關系，必須加以修正。4、 試述透射顯微鏡的基本構造及工作原理。（1）構造：電子照明系統、電子光學系統、觀察記錄系統、真空系統、電源系統（2）原理：利用透過樣品的透射電子成像。電子槍發射出的電子射線，經過聚光后照射在樣品上，電子束與樣品相互作用后，當電子射線在樣品另一方重新出現時，以帶有樣品內的信息，然后進行放大處理而成像，最終在熒光屏上形成帶有樣品信息的圖像，使人眼能夠識別。5、掃描電鏡的分辨率受哪些因素的影響？用不同物理信號成像時，其分辨率有何不同？所謂掃描電鏡的分辨率是指何

14、種信號成像的分辨率？影響因素:電子束束斑大小,檢測信號類型,檢測部位原子序數.SE和HE信號的分辨率最高,BE其次,X射線的最低.掃描電鏡的分辨率是指用SE和HE信號成像時的分辨率.6、試比較掃描電鏡與透射電鏡成像原理？為什么透射電鏡的樣品要求非常薄而掃描電鏡沒有此要求？答：掃描電鏡的工作原理是用一束極細的電子束掃描樣品，在樣品表面激發出次級電子，次級電子的多少與電子束入射角有關，也就是說與樣品的表面結構有關，次級電子由探測體收集，并在那里被閃爍器轉變為光信號，再經光電倍增管和放大器轉變為電信號來控制熒光屏上電子束的強度，顯示出與電子束同步的掃描圖像。圖像為立體形象，反映了樣品的表面結構。透射

15、電子顯微鏡是以電子束為照明源，通過電子流對樣品的透射或反射及電磁透鏡的多級放大后在熒光屏上成像的大型儀器。二者區別：1）透射式電子顯微鏡常用于觀察那些用普通顯微鏡所不能分辨的細微物質結構；掃描電子顯微鏡主要用于觀察固體表面的形貌。2）透射式電子顯微鏡鏡筒的頂部是電子槍，電子由鎢絲熱陰極發射出、通過第一，第二兩個聚光鏡使電子束聚焦。電子束通過樣品后由物鏡成像于中間鏡上，再通過中間鏡和投影鏡逐級放大，成像于熒光屏或照相干版上，掃描電子顯微鏡的電子束不穿過樣品，僅在樣品表面掃描激發出二次電子。3）樣品較薄或密度較低的部分，電子束散射較少，這樣就有較多的電子通過物鏡光欄，參與成像，而掃描式電子顯微鏡不

16、需要很薄的樣品。7、試述微波光電導法測試少子壽命的原理，并分析光強/重金屬雜志對少子壽命的測量有何影響？（1）原理：使用脈沖光源在樣品中產生過剩載流子，樣品的電導隨之發生變化，而入射的微波的反射率是材料電導的函數，即反射微波的能量變化也反映了過剩載流子濃度的變化。當光照結束后，隨著過剩載流子的逐漸衰減，微波的反射也越來越弱，通過分析反射微波曲線的指數因子，可求得測試樣品中的有效少子壽命。（2）（光強)微波光電導法通過擬合指數衰減信號得到少子壽命的值。光強小時，處于低注入水平，一定的頻率下，發射和反射微波信號差正比于非平衡載流子濃度n。信號呈指數衰減，即呈現出非平衡載流子衰減的規律。測量出來的少

17、子壽命會偏小；若光強較強，樣品注入電流過大可能會造成樣品測量中并非小注入條件，從而使得測量的是多子的壽命，而非少子的壽命。而若電流過小，可能不易觀測到少子從復合恢復到平衡狀態的過程，而使測量遇到阻礙。(重金屬雜質)當樣品中含有重金屬雜質時，重金屬雜質會在樣品中產生雜質能級，而成為少數載流子的復合中心，從而降低少子壽命。8、試說明電子束入射固體樣品表面激發的主要信號、主要特點和用途。答：（1）背散射電子:能量高；來自樣品表面幾百nm深度范圍；其產額隨原子序數增大而增多.用作形貌分析、成分分析以及結構分析。（2）二次電子:能量較低；來自表層510nm深度范圍；對樣品表面狀態十分敏感.不能進行成分分

18、析.主要用于分析樣品表面形貌。（3）吸收電子:其襯度恰好和SE或BE信號調制圖像襯度相反;與背散射電子的襯度互補.吸收電子能產生原子序數襯度，即可用來進行定性的微區成分分析.（4）透射電子：透射電子信號由微區的厚度、成分和晶體結構決定.可進行微區成分分析.（5）特征X射線: 用特征值進行成分分析，來自樣品較深的區域 （6）俄歇電子: 各元素的俄歇電子能量值低；來自樣品表面12nm范圍。適合做表面分析.9、采用四探針法測試電阻率時，影響電阻率測試精度的主要因素有哪些？樣品在進行電學測量時，為什么要進行光屏蔽和電磁屏蔽？影響電阻率測試精度的主要因素有溫度、樣品厚度和接觸電阻。樣品進行電學測量時，由

19、于光和電磁場會對樣品中載流子濃度及分布產生影響，從而影響測試結果的準確性，因此要進行光屏蔽和電磁屏蔽。10、簡述利用冷熱探針法判別半導體導電型號的原理？在樣品上壓上兩根金屬探針，一根熱探針，另一個是冷探針，其溫度是室溫。當冷熱探針和N型半導體接觸時，兩個接觸點便產生溫差，傳導電子將流向溫度較低的區域，從而使熱探針處于電子缺少狀態，因而相對于室溫觸點而言，熱探針電勢將是正的；同理，對P型半導體，熱探針相對室溫觸點是負的。此時，如果將冷熱探針接上數字電壓表（或檢流計）形成一閉合回路，則根據兩個接觸點處存在的溫差所引起的溫差電壓（或溫差電流）的方向可以確定導電類型。11、利用X射線熒光光譜技術對元素

20、進行定性和定量分析的理論依據是什么？X射線熒光譜所分析的元素范圍一般從鈹(B)鈾()，為什么不能分析輕元素（氫、氦和鋰）？答：利用X射線熒光光譜技術對元素進行定性和定量分析的理論依據是莫塞萊定律、布拉格定律和朗伯比爾定律。 因為X射線熒光光譜分析是利用元素的特征X射線，而氫和氦原子只有K層電子，不能產生特征X射線，所以無法進行熒光光譜分析。鋰原子雖然能產生X射線，但產生的特征X射線波長太長，通常無法進行檢測。12、光分析基本過程/基本特點（1）光分析的基本過程：能源提供能量；能量與被測物之間的相互作用；產生信號。（2）基本特點：所有光分析法均包含三個基本過程；選擇性測量，不涉及混合物分離（不同

21、于色譜分析）；涉及大量光學元器件。13、為什么原子光譜是線狀的，分子光譜是帶狀的？由于原子可能被激發到的能級很多，而由這些能級可能躍遷到的能級也很多，所以原子被激發后發射的輻射具有許多不同的波長。每個單一波長的輻射，對應于一根譜線，因此原子光譜是由許多譜線組成的線狀光譜。而分子光譜除了來自于分子本身能級間的躍遷，還包括分子內各個原子間的振動和轉動能級，即分子光譜中總包含有振動能級和轉動能級間躍遷產生的若干譜線而呈現寬譜帶。14、吸收曲線的含義及其特點（1）含義：測量某種物質對不同波長單色光的吸收程度，以波長為橫坐標，吸光度為縱坐標作圖，可得到一條曲線，稱為吸收光譜曲線或光吸收曲線，它反映了物質

22、對不同波長光的吸收情況。（2）特點：同一種物質對不同波長光的吸光度不同。吸光度最大處對應的波長稱為最大吸收波長max;不同濃度的同一種物質，其吸收曲線形狀相似，max不變。而對于不同物質，它們的吸收曲線形狀和max不同。15、吸收光譜的波長分布代表有什么意義？由產生譜帶的躍遷能級間的能量差所決定，反映了分子內部能級分布狀況，是物質定性的依據。16、朗伯比爾定律/意義（1）定律：A=lg(1/T)=Kbc其中，A為吸光度,T為透射比,是透射光強度比上入射光強度 K為摩爾吸收系數。它與吸收物質的性質及入射光的波長有關。c為吸光物質的濃度，b為吸收層厚度。（2）意義: 當一束平行單色光通過均勻、透明

23、的吸光介質時，其吸光度與吸光質點的濃度和吸收層厚度的乘積成正比。17、紫外可見光譜儀部件及作用紫外可見分光光度計基本部件及作用：（1）光源：在整個紫外光區或可見光譜區可以發射連續光譜，具有足夠的輻射強度、較好的穩定性、較長的使用壽命。（2）單色器：將光源發射的復合光分解成單色光并可從中選出一任波長單色光的光學系統。（3）吸收池：吸收池放置各種類型的吸收池（比色皿）和相應的池架附件。（4）檢測器：利用光電效應將透過吸收池的光信號變成可測的電信號，常用的有光電池、光電管或光電倍增管。（5）記錄顯示器：其作用是把放大的信號以吸光度A或透射比T的光度分析法的設計方式顯示或記錄下來。18、雙波長雙光束分

24、光光度計原理/方法（1）原理：將通過單色器的光一分為二，一束通過參比溶液，一束通過試樣，儀器在不同時刻記載參比信號和樣品信號。通過一次測量可測得溶液的吸光度。可消除光源不穩定、檢測器靈敏度變化等因素的影響。（2）方法：比較吸收光譜曲線法、標準曲線法、標準加入法19、紅外光譜怎么產生的/怎么分析的？（1）產生：將一束不同波長的紅外射線照射到物質的分子上，某些特定波長的紅外射線被吸收，形成這一分子的紅外吸收光譜（2）分析：利用物質對紅外輻射的吸收所產生的紅外吸收光譜，對物質的組成、結構及含量進行分析測定的方法叫紅外吸收光譜分析法。20、紅、紫外可見吸收光譜法的比較，相同點與不同點相同點：都是分子吸

25、收光譜，都反映分子結構的特性不同點：所用光源、起源、光譜的表示方式21、開路電壓、短路電流、最大功率點、填充因子、轉換效率五大參數的定義（1）開路電壓：在一定的溫度和輻照度條件下，太陽能電池在空載（開路）情況下的端電壓即為開路電壓，也就是伏安特性曲線與橫坐標的交點所對應的電壓，通常用Uoc來表示。（2）短路電流：在一定的溫度和輻照度條件下，太陽電池在端電壓為零時的輸出電流即為短路電流，也就是伏安特性曲線與縱坐標的交點所對應的電流，通常用Isc來表示。（3）最大功率點：調節負載電阻RL到某一值Rm時，在伏安特性曲線上得到一點M，對應的工作電流Im和工作電壓Um的乘積為最大，即Pm = ImUm = Pmax則稱M點為該太陽電池的最大功率點，也稱最佳工作點。（4）填充因子：填充因子是表征太陽電池性能優劣的一個重要參數，定義為太陽電池的最大功率與開路電壓和短路電流的乘積之比，通常用FF(或CF)表示。（5）轉換效率：在太陽電池受到光照時，輸出電功率和入射光功率之比就稱為太陽電池的效率，也稱為光電轉換效率。轉換效率用來表示照射在電池上的光能量轉換成電能的大小，它是衡量電池性能的另一個重要指標。22、太陽能模擬器有哪兩種形式太陽能模擬器分為穩態太陽模擬器、脈沖式太陽模擬器兩種。23、PL檢測原理電池中某區域的發光強度與本位置的非平衡少數載流子的濃度成正比，而缺陷將是少數載流子的