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。     

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。     

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。     

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.     

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.     

银氧铯光电阴极的多光子光电产额

银氧铯光电阴极至今仍为一种重要的实用光电阴极,本文以银氧铯光电阴极为例,利用吴全德提出的有关模型和量子力学微扰论的结果,讨论了它的光强依赖关系,并导出了必要的公式;既为对实验结果的一种预测,也与现有实验结果符合很好。     

多碱光电阴极多信息量测试技术研究

阐述了多碱光电阴极的单色光反射比、单色光电流和光谱响应曲线的测试原理 ,这些参量的获得对分析、指导阴极工艺是很有价值的。介绍了多碱光电阴极多信息量测试系统 ,该系统可在多碱光电阴极制备过程中在线测试、处理多碱阴极的单色光反射比、单色光电流和光谱响应曲线等参量 ,还给出并分析了在该系统应用于玻璃阴极实验管制备过程中的测试结果     

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.     

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。     

锑钾铷铯光电阴极的特性研究

给出了 Sb—K—Rb—Cs 光电阴极的制备工艺。用两种方法测量了光电阴极的积分灵敏度、光谱响应、量子产额。测出了电导率与温度的关系,并获得了在0.4～0.7eV 时干扰电平的能量。     

CsI/Ni/LiF半透明真空紫外光阴极“日盲”效应的验证

CSI／Ni／LiF半透明真空紫外光阴极，由于CSI的长波阈值为200nm，即有很好的“日盲”效应。通过对照测试，得到验证。用氢真空紫外辐射源作检测光源，在专用的真空紫外光电发射特性测试系统中，测得CSI／Ni／LiF半透明真空紫外光阴极在105～165nm波长范围内平均量子产额为0．16～0．21电子／入射光子，而在200～365nm紫外辐射下，其量子产额仅为10－6～10－5电子／入射光子。可见对200nm以上波长的紫外光不灵敏，即具有良好的“日盲”效应。     

窄脉冲状态下工作的新型光电阴极

利用新工艺制备的光电阴极具有面电阻小、对窄脉冲响应速度快、重复性好的优点。输出脉冲电压、脉冲宽度得到明显的改善。新工艺系在氧化铝基底上制备三碱光电阴极。为了改善其性能,氧化锡基底改为网格人。实测了网格光电阴极的脉冲性能。在氧化锡基底上再附加1～5层氧化锑就可以制作CsRbN_(a2)KSb光电阴极。获得了150～250μA/cm左右的灵敏度。     

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。     

透射式GaN光电阴极在正面光照和背面光照下的量子效率特性研究

研究了透射式GaN光电阴极在正面光照和背面光照两种工作模式下的光电发射特性差异及影响因素,并推导了这两种工作模式下的量子效率理论公式,利用所推导的公式对实验获得的GaN光电阴极量子效率曲线进行了分析。研究结果表明,两种工作模式下光电子的表面逸出几率与光子能量具有不同的依赖关系,背面光照下,光电子将以一个一致的表面逸出几率从表面发射出去,并且短波响应会受到缓冲层及界面特性的影响,总体光电发射效率依赖于阴极表面势垒所决定的平均电子逸出几率。利用所推导的量子效率公式对实验曲线进行拟合,可实现多个阴极参量的评估,这为透射式GaN阴极材料与制备工艺水平的分析提供了重要依据。     

GaAs光电阴极智能激活研究

研制了一套基于计算机控制的GaAs光电阴极智能激活系统,该系统可在计算机控制下严格按照标准工艺对GaAs光电阴极进行智能激活,并可在线测量阴极的光谱响应曲线.利用该系统分别进行了智能激活和人工激活实验,采集了激活过程中的光电流变化曲线,分析发现,和智能激活过程相比,由于人工激活过程出现了误操作,相邻光电流峰值间的差值下降很快,Cs、O交替的次数也较少.人工激活过程中Cs、O交替6次,光电流最大值为43μA,激活后GaAs光电阴极的积分灵敏度为796μA/lm.智能激活过程中Cs、O交替9次,光电流最大值为65μA,激活后GaAs光电阴极的积分灵敏度为1100μA/lm.     

场致发射阴极材料的研究与进展

场致发射显示器是一种新型的具有竞争力的平板显示器,场致发射阴极是场致发射显示器的重要组成部分.介绍了各种场致发射阴极材料及其特性,分析了场致发射机理及各种场致发射阴极材料最新进展,并简单讨论了场致发射材料国内外开发应用研究现状及差距.     

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。     

多碱光电阴极光谱响应在线测试结果与分析

介绍了多碱光电阴极制备过程中测试的光谱响应，并作了简单分析。研究结果表明，Sb，K交替决定双碱化合物Na_2KSb的导电类型，Cs处理降低Na_2KSb的电子亲和势，延伸长波阈；Sb，Cs交替形成锑铯偶极层，在Na_2KSb上吸附的铯原子数和感应的偶极层的偶极矩同时影响多碱光电阴极的灵敏度。