表面光電壓譜與普通的透射或漫反射光譜不同，它是作用光譜，是利用調(diào)制光激發(fā)而產(chǎn)生光伏信號(hào)。因此，所檢測的信號(hào)包括兩方面信息：一個(gè)是常見的光電壓強(qiáng)度譜，它正比于樣品的吸收光譜；另一個(gè)是相位角譜。SPV 信號(hào)的實(shí)質(zhì)是對(duì)樣品施加在強(qiáng)度信號(hào)上的正弦調(diào)制光脈沖，將會(huì)導(dǎo)致一個(gè)相同頻率調(diào)制的，而且是正弦波的表面電勢的變化。影響表面電勢值的是少數(shù)載流子平均擴(kuò)散距離內(nèi)的光生電子或空穴，即SPV在比少數(shù)載流子平均壽命更長的時(shí)間后才出現(xiàn)極值。因此，在入射光脈沖和SPV的極值之間有一個(gè)時(shí)間延遲，也即相位差?？梢酝ㄟ^研究樣品的SPV 響應(yīng)相位角來判斷固體材料的導(dǎo)電類型、表面態(tài)得失電子性質(zhì)和固體表面的酸堿性質(zhì)。

表面光電壓檢測裝置主要由光源、單色器、斬波器與鎖相放大器、光電壓池以及信號(hào)采集軟件構(gòu)成，如圖12-9所示。一般采用氙燈作為光源，其在紫外及可見光譜范圍光強(qiáng)都比較強(qiáng)。氙燈發(fā)射的光經(jīng)透鏡系統(tǒng)處理獲得平行出射光，并進(jìn)入光柵單色儀。經(jīng)由光柵單色儀可以獲得具有較高分辨率的單色光，并經(jīng)過外部光路引入光電壓池。

光電壓池是光電轉(zhuǎn)換器件，它的結(jié)構(gòu)對(duì)光電響應(yīng)及信噪比有較大影響。為了獲得更好的信噪比，必須采用較好的電磁屏蔽。本實(shí)驗(yàn)中采用銅質(zhì)的屏蔽箱。光電壓池結(jié)構(gòu)如圖12-10右圖所示，為三明治（ITO/樣品/ITO）構(gòu)造。所用的ITO電極在300~330 nm有明顯地吸收。

    由于表面光電壓信號(hào)非常微弱，并且十分容易受到外界電磁信號(hào)干擾，因此表面光電壓通常基于鎖相放大器進(jìn)行測量。利用斬波器對(duì)入射光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，通過鎖相放大器獲得與斬波器具有相同頻率的疊加在較大噪音背景下的微弱光電壓信號(hào)。這一測試系統(tǒng)即使有用的信號(hào)被淹沒在噪聲信號(hào)里面，并且噪聲信號(hào)比有用的信號(hào)大很多，只要知道所采集信號(hào)的頻率值，就能準(zhǔn)確地測量出這個(gè)信號(hào)的幅值。

除此外，電場誘導(dǎo)的表面光電壓譜（Electron-Field-Introduced SPS, EFISPS）是在SPS的基礎(chǔ)上，研究在外電場作用下納米粒子表面光生電子和空穴的遷移及空間電荷層變化的一種作用光譜，也具有非常多的應(yīng)用。