反射式GaAs光电阴极的热增强光电发射能量转换理论研究

热增强光电发射是一种新的太阳能转换技术,它可以将光电发射和热电发射结合到一个过程中。本文在细节平衡条件下对光子增强热电子发射进行了理论计算,并给出了反射式GaAs光电阴极的增强热电子发射电流密度和能量转换效率。计算结果表明,阴极的电子亲和势增高会降低发射电流密度,提高输出电压,影响能量转换效率。当电子亲和势为负时,平台期能量转换效率约为15%,当电子亲和势为正时,能量转换效率可以超过25%。实验测得反射式GaAlAs/GaAs真空光电二极管的光电发射过程随温度提高而增强,在短波段更为明显。若以低功函数金刚石薄膜为阳极,可计算其能量转换效率约为2.7%,并随温度提高而略有提升。     

光电阴极的研究进展

光电阴极的材料决定了光电发射的量子效率、暗发射电流和出射电子能量分布等重要性能。本文介绍各种类型的光电阴极发射材料,包括碱金属和半导体材料。其中重点介绍半导体材料中的多碱光电阴极和负电子亲和势(NEA)光电阴极,并对多碱光电阴极的制备流程及性能测试和影响NEA光电阴极量子效率等因素进行详细的分析。     

GaAs光电阴极原位光谱响应测试技术研究

阐述了GaAs光电阴极的原位光谱响应曲线的测试原理 ,介绍了GaAs光电阴极激活和评估系统 ,该系统可在GaAs光电阴极激活过程中在线测试其在 40 0～ 12 0 0nm之间的光谱响应曲线 ,给出并分析了该系统对反射式GaAs光电阴极的测试结果。结果表明 ,利用国产材料激活的GaAs光电阴极已为负电子亲和势阴极     

负电子亲和势光电阴极评估技术研究

阐述了负电子亲和势（NEA）光电阴极的评估原理,用NEA光电阴极的量子产额理论曲线对测试获得的实验曲线进行拟合,可以获得光电阴极的表面逸出概率、载流子扩散长度和后界面复合速率等参数。介绍了NEA光电阴极激活和评估系统,利用该系统对国产的反射式GaAs基片进行了激活和评估,文中给出并分析了测试结果。     

负电子亲和势光电阴极评估技术研究

阐述了负电子亲和势(NEA)光电阴极的评估原理,用NEA光电阴极的量子产额理论曲线对测试获得的实验曲线进行拟合,可以获得光电阴极的表面逸出概率、载流子扩散长度和后界面复合速率等参数.介绍了NEA光电阴极激活和评估系统,利用该系统对国产的反射式GaAs基片进行了激活和评估,文中给出并分析了测试结果.     

超高真空条件下NEAⅢ-Ⅴ族半导体光电阴极的工艺与性能的研究

介绍对GaAs及1.25μm InGaAsPⅢ-Ⅴ族半导体光电阴极的激活工艺及其性能的初步研究结果。全部采用国产超高真空系统,真空度优于8×10~(-8)Pa。在真空系统中激活的GaAs(Cs,O)光电阴极的积分灵敏度约为550μA/lm,InGaAsP(Cs,O)光电阴极在1.06μm处的量子效率为0.4%。用2.06μm波长(禁带宽度E_(?)=1.25μm)、ns量级脉宽的Er,Tm,Ho:YLF激光作激发源在GaAs(Cs,O)光电阴极中实现了三光子光电发射。在液氮温度下测得的数据与室温下测得的数据相吻合,证明热发射相对于三光子光电发射可以忽略。     

高温贮存对GaAs光电阴极光电发射性能影响研究

为了研究高温贮存对GaAs光电阴极光电发射性能的影响,以2只GaAs光电阴极像增强器为研究对象,参照美军标MIL-STD-810F规定,对它们分别进行了70℃、48 h高温贮存实验。在实验过程中间隔一定时间测量一次其光电阴极灵敏度,随后利用Matllab软件和量子效率公式,计算了GaAs光电阴极参数,拟合了量子效率曲线。结果表明,GaAs光电阴极在70℃经过3~4 h贮存后,GaAs体材料与Cs-0表面层材料形成的光电发射层将达到稳定结构。研究成果为高性能GaAs光电阴极像增强器研制提供了技术支撑。     

GaAs光电阴极p型掺杂浓度的理论优化

为了获得高量子效率的GaAs光电阴极,要求GaAs材料的电子扩散长度足够长,且电子表面逸出几率大,这对p型掺杂浓度提出了两个矛盾的要求,需要进行优化.本文建立了电子扩散长度与p型掺杂浓度的关系曲线,并计算了不同p型掺杂浓度下的电子表面逸出几率,在此基础上计算了不同阴极厚度的GaAs光电阴极的理论量子效率随掺杂浓度的变化曲线.计算结果表明,p型掺杂浓度在～6×1018cm-3时可获得最大量子效率,掺杂浓度对量子效率的限制随阴极厚度的增大而增大.     

用于微波真空电子器件的光电阴极

为了满足高频率、小型化真空微波器件的需求,寻找合适的阴极材料和激光系统,开展了用于微波真空电子器件的光阴极研究,提出了一体化的光电阴极制备方法,通过加热具有扩散阻挡层的发射物质存储室,提供受控的光电发射层,以代替活性物质蒸发损失,从而延长阴极的使用寿命,并可以从中毒、暴露大气过程中恢复。在超高真空系统内制备了Cs3Sb光电阴极,利用连续激光器测得其量子效率为0.145%(0.53μm),在能量为0.37W的连续激光照射下,测得发射电流密度达29.2m A/cm2。光电阴极在高强度的激光作用下被损坏后,重新加热激活,光电发射可以得到一定的恢复并长时间稳定,说明这种光电阴极具有可重复激活的特点,有望成为微波真空电子器件的理想电子源。     

激光驱动光电阴极的研究进展北大核心CSCD

随着高能粒子探测、超导腔加速器等领域的快速发展,对光电阴极的光电性能提出了更高的要求。光电阴极的材料决定了光电发射的量子效率、暗发射电流和出射电子能量分布等重要性能;激光在亮度、方向性、单色性、相干性等方面远高于普通光源,使得用激光驱动光电阴极具有更加优良的光电流和量子效率等光电性能。本文介绍了几种类型的光电阴极发射材料,包括Na2KSb光电阴极、Cs3Sb光电阴极、K2CsSb光电阴极和Cu光电阴极。其中对Na2KSb光电阴极的制备以及光电性能测试方法进行了详细介绍;对Cs3Sb光电阴极的制备及影响其寿命的因素进行分析介绍,并且对Cs3Sb光电阴极的改良进行了总结;对于K2CsSb光电阴极分别通过实验和蒙特卡洛法测量其光电性能,分析总结了影响其量子效率和光电发射寿命的因素;对于Cu光电阴极,分析了包覆CuBr对铜光电阴极的量子效率的影响。     

大电流密度Cs_3Sb光电阴极工艺与寿命的研究

为满足大电流密度电子发射的需要,对锑铯光电阴极的制备工艺进行了研究。设计了一种效率高便于再生的管道铯源。对于绿光(λ=514.5nm)光电阴极量子产额达到2.5%,脉冲工作状态下,发射电流密度可长时间保持1.4A/cm~2。     

MBE梯度掺杂GaAs光电阴极激活实验研究

本文首次利用分子束外延(MBE)生长了多种由体内到表面掺杂浓度由高到低的梯度掺杂反射式GaAs光电阴极材料,并进行了激活实验,结果表明,表面低掺杂浓度适中,外延层厚度2 μm～3 μm以及衬底为重掺杂p型GaAs的梯度掺杂GaAs光电阴极能够获得较高灵敏度.在优化激活工艺的条件下,梯度掺杂GaAs光电阴极获得了1798μA/lm的最高积分灵敏度,比采用同样方法制备的均匀掺杂GaAs光电阴极高30%以上.梯度掺杂GaAs光电阴极表面掺杂浓度较均匀掺杂的低,第一次给Cs时间较长,第一次Cs、O交替时要调整好Cs/O比,并在整个激活过程中保持不变.一个高量子效率梯度掺杂GaAs光电阴极的获得依赖于梯度掺杂结构和激活工艺两个方面的优化.     

金刚石薄膜阴极电子发射特性研究

宽带隙半导体材料金刚石的负电子亲合势特性使其在电子场发射应用方面备受瞩目。材料的功函数对其热电子发射或场电子发射都有决定性的影响。本文从热电子发射的角度出发 ,对钨基金刚石薄膜阴极有效功函数进行了测量。文章阐述了实验方法、装置及结果 ,测得金刚石涂层阴极的有效功函数为 0 70eV ,并对实验结果进行了理论分析     

GaAs光电阴极原位光谱响应测试技术研究

阐述了ＧａＡｓ光电阴极的原位光谱响应曲线的测试原理,介绍了ＧａＡｓ光电阴极激活和评估系统,该系统可在ＧａＡｓ光电阴极激活过程中在线测试其在４００～１２００ｎｍ之间的光谱响应曲线,给出并分析了该系统对反射式ＧａＡｓ光电阴极的测试结果。结果表明,利用国产材料激活的ＧａＡｓ光电阴极已为负电子亲和势阴极。     

金刚石薄膜阴极电子发射特性研究

宽带隙半导体材料金刚石的负电子亲合势特性使其在电子场发射应用方面备受瞩目。材料的功函数对其热电子发射或场电子发射都有决定性的影响，本从热电子发射的角度出发，对钨基金刚石薄膜阴极有效功函数进行了测量，章阐述了实验方法，装置及结果，测得金刚石涂层阴极的有效功函数为０．７０ｅＶ，并对实验结果进行了理论分析。     

NEA光电阴极的性能参数评估

利用自行研制的动态光谱响应测试系统直接实现NEA光电阴极的光谱响应在线测试,并对光谱响应曲线进行曲线拟合,间接实现了电子表面逸出几率、扩散长度、后界面复合速率及积分灵敏度的评估。对(Cs,O)激活的GaAs反射式光电阴极进行了性能参数评估,给出了测试结果。     

负电子亲和势GaN 阴极光电发射机理研究

GaN阴极中光电子的发射分为价带电子的激发、光生载流子的输运和载流子的发射3个阶段。分析了激发阶段GaN光电阴极中电子吸收入射光产生从价带到导带的跃迁过程和输运阶段导带中的光电子从体内到表面的扩散过程及发射阶段GaN阴极表面光电子的逸出过程;推导了Cs激活过程中到达阴极表面光激发电子的逸出几率公式;比较了仅用Cs激活和共用Cs/O激活过程中到达阴极表面光激发电子逸出几率的变化情况;结果表明:GaN阴极的光电发射为直接跃迁激发,输运阶段仅遭受电子-声子散射,表面光激发电子的逸出几率取决于激活程度,引入Cs是激活的必需因素,O的引入仅可小幅度提升光电发射效率;最后利用实验证实了Cs激活的充分性。     

激光驱动光电阴极的研究进展

随着高能粒子探测、超导腔加速器等领域的快速发展,对光电阴极的光电性能提出了更高的要求。光电阴极的材料决定了光电发射的量子效率、暗发射电流和出射电子能量分布等重要性能;激光在亮度、方向性、单色性、相干性等方面远高于普通光源,使得用激光驱动光电阴极具有更加优良的光电流和量子效率等光电性能。本文介绍了几种类型的光电阴极发射材料,包括Na_2KSb光电阴极、Cs_3Sb光电阴极、K_2CsSb光电阴极和Cu光电阴极。其中对Na_2KSb光电阴极的制备以及光电性能测试方法进行了详细介绍;对Cs_3Sb光电阴极的制备及影响其寿命的因素进行分析介绍,并且对Cs_3Sb光电阴极的改良进行了总结;对于K_2CsSb光电阴极分别通过实验和蒙特卡洛法测量其光电性能,分析总结了影响其量子效率和光电发射寿命的因素;对于Cu光电阴极,分析了包覆CuBr对铜光电阴极的量子效率的影响。     

OLED中NEA材料复合阴极影响电子注入效率的作用机理

负电子亲和势材料具有较窄的禁带宽度、功函数低,在OLED的工作电场强范围内可以发射电子,同时在吸收有机材料所发光子能量后可以产生光电子发射,再次注入有机层,提高了电子注入效率.介绍了负电子亲和势材料的形成,理论上分析了其对有机半导体能级的影响以及如何改善有机电致发光器件中电子注入水平,从而提高发光效率.     

负电子亲和势材料及其在冷阴极中的应用

从20世纪60年代Ga As被首次发现具有负的电子亲和势起，负电子亲和势材料便被广泛地研究并应用于光电发射、二次电子发射以及冷阴极的制备中。相较于传统发射材料，负电子亲和势材料内部导带底高于表面真空能级，使得材料导带中的电子更易于从表面发射到真空中，因此该类型材料成为电子发射的理想材料。本文从定义、主要材料分类以及在冷阴极中的应用三个部分介绍了负电子亲和势材料，并对该材料应用的瓶颈和未来发展方向做了简要总结。