K2Te日盲紫外阴极研究

叙述了K2Te日盲紫外阴极的制作工艺并制作了K2Te日盲紫外阴极,测量了K2Te日盲紫外阴极的光谱响应、光谱反射率、光谱吸收率和250 nm波长激发条件下的荧光谱。与Cs2Te日盲紫外阴极相比较,K2Te日盲紫外阴极的光谱响应较低,而且光谱响应的峰值波长更短,长波截止波长也更短。K2Te日盲紫外阴极光谱响应的峰值波长位于215 nm,长波截止波长位于305 nm,而Cs2Te日盲紫外阴极光谱响应的峰值波长位于250 nm,长波截止波长位于323 nm。另外K2Te日盲紫外阴极的日盲特性更好,633 nm波长的光谱响应为10－6 mA/W的数量级,较Cs2Te日盲紫外阴极低一个数量级。光谱反射率的测量结果表明,K2Te日盲紫外阴极的光谱反射率曲线形状与Cs2Te日盲紫外阴极的光谱反射率曲线形状相似,区别是整个光谱反射率曲线向短波方向移动,且波长越长,移动越大。另外K2Te日盲紫外阴极的光谱反射率在200～450 nm的波长范围内均高于Cs2Te日盲紫外阴极的光谱反射率,由此可推断出K2Te 紫外阴极的折射率高于Cs2Te 紫外阴极的折射率,并且波长越长,折射率差别越大。光谱吸收率的测量结果表明,K2Te 日盲紫外阴极的吸收率低于Cs2Te 紫外阴极的吸收率。光谱吸收率越高,光谱响应也越高,与光谱响应的测量结果相吻合。荧光谱的测试结果表明,在250 nm 波长激发条件下,在200～450 nm 的波长范围内,K2Te 紫外阴极的荧光弱于Cs2Te 紫外阴极的荧光,原因是K2Te 阴极的吸收率低于Cs2Te 紫外阴极的吸收率。光谱吸收率越高,荧光越强,这同样与光谱响应的测试结果相吻合。所以K2Te 日盲紫外阴极与Cs2Te 日盲紫外阴极相比,尽管光谱响应较低,但日盲特性更好,因此也可用作为日盲紫外探测器的紫外阴极。     

Cs2Te紫外光电阴极带外光谱响应研究

利用强光源作为激励,测量了Cs2Te紫外光电阴极带外光谱响应。结果表明Cs2Te紫外光电阴极的带外光谱响应较低,与带内光谱响应相比相差几个数量级。带内光谱响应的峰值灵敏度可以大于40 mA/W,但对带外光谱响应,如对550 nm的波长,其光谱响应可以低至10－3 mA/W数量级。对采用同样工艺所制作的Cs2Te紫外光电阴极,其带外光谱响应的离散性较大。根据对3种不同可见光阴极,即Na2KSb(Cs)多碱光电阴极、K2CsSb双碱光电阴极以及GaAs(Cs-O)光电阴极带外光谱响应的测试,证明这3种可见光阴极均存在不同大小的带外光谱响应。测试数据表明,带外光谱响应与逸出功（正电子亲和势光电阴极）或禁带宽度（负电子亲和势光电阴极）的大小相关。逸出功越低或禁带宽度越小,带外光谱响应越大。根据光电发射的方程,可以推测出Cs2Te紫外光电阴与上述3种可见光光电阴极一样,产生带外光谱响应的原因是多光子吸收,即多光子效应。由于Cs2Te紫外光电阴极存在带外光谱响应,因此当采用Cs2Te紫外光电阴极的“日盲”像增强器在强烈的太阳光下或直对太阳光使用时,会受到太阳光的干扰或看到太阳的像,不具备日盲特性。为了使“日盲”紫外像增强器完全具备日盲特性,需要“日盲”紫外像增强器Cs2Te紫外阴极前增加“日盲”滤光片,利用“日盲”滤光片消去Cs2Te紫外阴极的带外光谱响应达到“日盲”的目的。因此在实际应用过程中,“日盲”滤光片是必不可少的。“日盲”滤光片设计的依据是Cs2Te紫外阴极对太阳辐射的响应度。Cs2Te紫外阴极对太阳辐射的响应主要集中在350～650 nm之间,因此“日盲”滤光片主要应对该波段的可见光进行衰减。只有使用与Cs2Te紫外阴极带外光谱响应相匹配的“日盲”滤光片才有可能使“日盲”紫外像增强器具备“日盲”特性。     

Cs量与Cs2Te光阴极紫外-可见光抑制比关系研究

紫外-可见光抑制比是决定全天时紫外探测成像系统信噪比的一个重要参数。为了研究激活时Cs 量对Cs2Te 紫外光阴极紫外-可见光抑制比（S280 nm/S320 nm）的影响,利用三组不同Cs 量的多次激活实验,通过分别对比紫外-可见光抑制比结果和200~400 nm 的光谱响应曲线,得到不同Cs 量激活的Cs2Te 光阴极其紫外-可见光抑制比在4.0~7.6 之间变化。随着Cs 量的增大,紫外光阴极的积分灵敏度相应增长,主要体现在260~320 nm,但峰值256 nm 处的辐射灵敏度增长不明显。重点分析了激活时Cs 量对大于320 nm 波长范围光谱响应的影响。     

Na2KSb光电阴极与GaAs光电阴极比较研究

测量了三代像增强器和超二代像增强器的阴极光谱反射率,结果表明在500~800 nm波长范围内,GaAs阴极的平均光谱反射率仅为6.5%,而Na2KSb阴极的平均光谱反射率却高达22%.采用减反技术之后,Na2KSb阴极的平均光谱反射率降为10%,与GaAs阴极相比还有一定的差距,因此还有进一步改进和提高的空间.测量了三代像增强器和超二代像增强器光电阴极的荧光谱,结果表明在785 nm波长激光的激发条件下,GaAs阴极的荧光谱峰值波长与Na2KSb阴极的荧光谱峰值波长基本相同,但荧光谱半峰宽和峰值强度却区别很大.说明GaAs阴极和Na2KSb阴极在吸收785 nm波长光子后,所激发的电子跃迁的能级基本相同,但跃迁电子的数量区别却很大.GaAs阴极荧光谱的半峰宽较窄,说明GaAs阴极的晶格较Na2KSb阴极的晶格更完整.当Na2KSb阴极的膜层厚度从180 nm变为195 nm之后,由于跃迁电子距真空界面的距离增大,因此导致短波的量子效率减小.尽管膜层厚度加厚,长波光子的吸收更充分,但因受到电子扩散长度的限制,长波量子效率仅仅略有增加.这说明Na2KSb阴极的电子扩散长度远远小于GaAs阴极的电子扩散长度.GaAs阴极表面吸附 Cs-O 层之后,表面电子亲和势会降低,而多碱阴极表面吸附 Cs-Sb 层之后,不仅表面电子亲和势会降低,而且跃迁电子的能级会提高,跃迁电子的数量也会增加,这说明多碱阴极在进行表面 Cs 激活之后,阴极膜层内部的能带结构发生了变化.所以要提高多碱阴极的灵敏度,除了要控制好表面的Cs激活工艺之外,还需要控制好Na2KSb基础层的结构.只有一个结构良好的Na2KSb基础层,在Cs激活之后,能带结构的变化才会有利于跃迁电子能级的提高.     

超二代像增强器多碱阴极电子逸出机理研究

测量了超二代像增强器多碱阴极的光谱反射率和透射率,计算了多碱阴极的光谱吸收率.从光谱吸收率看出,当波长大于850 nm 以后,多碱阴极的吸收率下降很快,但当波长大于915 nm 之后,吸收率的下降变慢,同时吸收率低于5%.这说明多碱阴极的 Na2KSb 膜层存在一个915 nm 的长波吸收限,入射光的波长如果大于该吸收限,多碱阴极将不吸收.多碱阴极在吸收光子之后的电子跃迁过程中,跃迁电子的能量增加小于所吸收的光子能量,即存在“能量损失”.光子的能量越高,跃迁电子的能级越高,能量损失越大.超二代像增强器 Na2KSb 阴极膜层在 Cs 激活之后,荧光的峰值波长向短波方向移动,发生“蓝移”现象,表明多碱阴极 Na2KSb 膜层在进行表面 Cs 激活之后,跃迁电子的能级有所升高.多碱阴极无论是单独采用 Cs 激活还是采用 Cs、Sb 同时激活,光谱响应的长波阈值基本相同,但光谱响应却不相同,原因是采用 Cs、Sb 同时激活时,Na2KSb 阴极膜层存在“体积”效应.由于 Na2KSb 阴极存在长波吸收限,对应的光子能量为1.35 eV,因此如果多碱阴极的逸出功进一步降低并且低于1.35 eV 时,尽管多碱阴极的光谱响应会进一步提高,但光谱响应的长波阈并不会向长波方向延伸,此时多碱阴极光谱响应的长波阈值由其长波吸收限所决定.     

多碱阴极激活过程中逸出功及电子跃迁变化研究

测量了未经过Cs激活、经过Cs激活以及经过Cs-Sb激活的三种多碱阴极的光谱响应及荧光谱.测量结果表明,Na2KSb 阴极膜层经表面激活之后,阴极灵敏度和长波截止波长均有所增加,但荧光谱的峰值波长和峰值荧光强度基本保持不变.长波截止波长的增加说明逸出功降低,因此多碱阴极Na2KSb膜层经Cs激活之后,阴极灵敏度提高和长波截止波长增加的原因是逸出功的降低.Na2KSb膜层同时经过Cs-Sb激活之后,阴极灵敏度和长波截止波长较仅仅经过Cs激活的多碱阴极有进一步更大幅度的提高和增加,但同时荧光谱的峰值波长向短波方向移动,峰值荧光强度增加.荧光谱的峰值波长向短波方向移动,说明跃迁电子的能级有所升高,而荧光谱的峰值强度增加,意味着跃迁电子的数量增加.多碱阴极Na2KSb膜层经过Cs-Sb激活之后,跃迁电子的数量增加以及跃迁电子的能级升高,对阴极灵敏度的提高而言,所取得的作用相同.因此多碱阴极 Na2KSb 膜层经过Cs-Sb激活之后,阴极灵敏度和长波截止波长提高的原因除了表面逸出功降低之外,还有跃迁电子数量增加以及跃迁电子能级提高的原因.多碱阴极表面电子逸出机理至今仍未定论,因此要进一步提高多碱阴极的灵敏度,需要进一步研究多碱阴极表面激活过程中的客观规律,为进一步改进多碱阴极的制作工艺,提高多碱阴极的灵敏度提供理论指导.     

NEA GaN光电阴极材料光学特性研究

针对NEA GaN光电阴极结构设计和制备工艺需进一步优化的问题,结合阴极量子效率表达式和影响量子效率的因素,采用理论和实验相结合的方法,分别研究了GaN光电阴极材料的表面反射率、光学折射率、光谱吸收系数以及透射光谱等光学参数.结果表明在250 nm到365 nm的波长范围内,表面反射率相对平稳,是影响量子效率的直接因素,而光学折射率则通过电子表面逸出几率间接影响着量子效率.给出了均匀掺杂GaN光电阴极的光谱吸收系数的特点,根据变掺杂NEA GaN光电阴极的结构特点,给出了光谱平均吸收系数的概念和等价计算公式,并对均匀掺杂与变掺杂NEA GaN光电阴极光谱吸收系数进行了对比.     

Cs、O激活对GaAsP光阴极光谱响应特性的影响

为了探究 Cs、O激活电流对透射式 GaAsP光阴极光谱响应特性的影响,通过光谱响应测试仪测试不同Cs、O电流激活后的透射式 GaAsP光阴极光谱响应曲线,结果表明,随着铯氧蒸发电流比的减小,GaAsP光阴极光谱曲线的形状会发生一定的改变,长波响应能力逐渐降低、短波响应能力逐渐提高.利用双偶极层模型理论,分析认为铯氧蒸发电流比的改变影响了GaAsP光阴极表面势垒的形状,使得不同激发能量的光电子通过隧道效应穿越表面势垒宽度发生变化,从而影响GaAsP光阴极光谱响应特性.根据此现象对进一步提高GaAsP光阴极在530 nm特征波长的量子效率具有积极的意义.     

溅射参数对Ge_2Sb_2Te_5薄膜光学常数的影响

研究了溅射参数对 Ge2 Sb2 Te5 薄膜的光学常数随波长变化关系的影响 ,结果表明 :(1)当溅射功率一定时 ,随溅射氩气气压的增加 Ge2 Sb2 Te5 薄膜的折射率先增大后减小 ,而消光系数先减小后增大 .(2 )当溅射氩气气压一定时 ,对于非晶态薄膜样品 ,在 5 0 0 nm波长以下 ,折射率随溅射功率的增加先增加后减小 ,消光系数则逐渐减小 ;在 5 0 0 nm以上 ,折射率随溅射功率的增加逐渐减少 ,消光系数先减小后增加 .对于晶态薄膜样品 ,在整个波长范围折射率随溅射功率的增加先减小后增加 ,消光系数则逐渐减少 .(3)薄膜样品的光学常数都随波长的变化而变化 ,在长波     

AlGaN光阴极光谱响应对日盲特性影响分析研究

AlGaN是一种宽带半导体材料,随着材料中Al含量的不同,其禁带宽度有所不同,可以实现从3.4～6.2 eV.基于外光电效应原理,用AlGaN制成的光阴极因Al含量的不同,其长波阈值也有所不同.本文对5条AlGaN光阴极光谱曲线,采用数值计算的方法,从背景噪声、有效信号、光谱信噪比等方面进行对比分析,并通过以上参数对日盲紫外探测器特性进行评价.经研究发现,可以通过光谱响应曲线对探测器日盲特性进行评价.光谱信噪比越好,则日盲探测器性能越好.这为用户提供了一种评价探测器日盲特性的方法.     

金属阴极真空型紫外探测器光谱响应测试研究

紫外探测相比红外探测的一个重要优势是背景干净,信噪比高.这一优势充分体现的前提是其日盲特性.本文利用光谱测试系统对制作的金属阴极真空紫外探测器的光谱响应进行测试,并将测试结果与传统的碲铷阴极紫外探测器的光谱响应曲线进行对比,比较了这两类器件的紫外日盲特性,发现金属阴极在日盲特性方面有一定的优势,最终指出该类型器件在某些特殊场合的潜在应用.     

超高速光电管中反射式银氧铯光电阴极的研究

简要叙述了超高速光电管选择反射式银氧铯作为光电阴极的依据,介绍了银氧铯阴极的基底选择、处理和银氧铯阴极的制备,以及如何提高银氧铯阴极灵敏度、降低暗噪声、拓展光谱范围所采用的工艺方法,测量研制出的整管参数,由此得出了相关的结论。     

低维Bi_2Te_3热电材料的制备与性能研究

用溶剂热法制备了直径在100nm以内的一维针状及厚20～30nm、长几微米的二维花朵状Bi2Te3热电材料,分析了不同形貌产物的生长机理,并对其热电性能进行了比较。结果表明,添加剂的分子结构对产物形貌起决定性作用。不同形貌产物的热电性能随温度变化的机制不同,一维纳米结构Bi2Te3产物的功率因子随温度升高而增加,最大值为143.1μΩ·m–1K–2。而二维纳米结构的Bi2Te3产物虽然在室温附近有较大的Seebeck系数,约100μV/K,但由于其电导率较低,功率因子在较宽的温度范围内保持在23μΩ·m–1K–2左右。     

紫外光电阴极研究进展

本文对传统的紫外光电阴极以及新型的宽禁带半导体光电阴极进行了总结和分析,并介绍了它们目前的研究现状.同时,针对紫外探测的需求,提出了它们目前还存在的一些问题,并对未来改进紫外光电阴极性能提出了一些设想和方法.     

MnxCd1-xIn2Te4晶体生长及其性能研究

采用ACRT-B法生长了四元稀磁半导体化合物Mn0.1dCd0.9In2dTe4晶体。采用扫描电镜、X射线衍射仪、ISIS能谱仪、Leica定量金相分析仪以及傅里叶变换红外光谱仪研究了晶体中相的结构，形貌、成分及晶片的红外透射光谱。发现晶体生长初始端由于溶质再分配而引起成分偏离配料比，结果出现三种相：α相、β相和β1相，其中α相和β相是在晶体生长过程中形成的，随温度降低，从α相中又析出β1相，当晶体生长到稳定段，完全形成β相，Mn0.1Cd0.9In2Te4晶体从生长初始端到接近稳态区，β1相内规则排列状向不规则排列的近似圆片状发展。禁带宽度为1.2eV的Mn0.1Cd0.9In2Te4在10000～4000cm^-1的近红外波数范围内，其透过率最高达83%，在4000～5000cm^-1的中红外波数范围内透过率为59%～65%。     

Pt/HgInTe肖特基红外探测器的抗辐照特性

碲铟汞Hg3In2Te6是(In2Te3)X-(Hg3Te3)1-X(X=0.5)的化合物,被称为缺陷相化合物.为了研究γ辐照对碲铟汞肖特基红外探测器的影响,首先运用直流平面磁控溅射技术在单晶HgInTe表面形成了Pt/Hg3In2Te6接触,然后对HgInTe晶片及其制作的Pt/HgInTe肖特基器件用不同剂量的γ射线进行辐照,利用I-V测试仪对其辐照前后的I-V特性进行测量,得到了辐照前后的反向漏电流,利用傅里叶红外光谱仪对辐照前后的响应光谱进行了对比,发现在短波方向响应光谱随辐照剂量的增大明显下降,但辐照剂量对于峰值波长的位置和截止波长的位置基本上没有明显影响,同时对辐照前后器件的探测率进行了对比,发现探测率随着辐照剂量的增大有所下降,但下降幅度和器件本身性能有关.最后对γ辐照引起探测器性能变化的辐照损伤机制进行了探讨,认为HgInTe在辐照剂量达到1×108 rad(Si)时,其性能也没有数量级的变化,具有很好的抗辐照特性.     

用动态光谱响应测试技术评价多碱光电阴极的电子亲和势

利用光谱响应和量子产额曲线首次介绍了多碱光电阴极制备过程中的电子亲和势.Na2KSb、Na2KSb+Cs和[Na2KSb+Cs]+Sb+Cs的电子亲和势分别为0.7～0.91 eV,0.35～0.41 eV和0.33 eV,并认为电子亲和势的差异取决于阴极工艺的差别.在Na2KSb形成过程中存在n型表面态,这些n型表面态的存在影响了Na2KSb的重掺杂,从而影响了多碱阴极的积分灵敏度.     

存在缓冲气体的Cs蒸气中的三体碰撞

研究了Cs(6P) Cs(6S) He→Cs(5D) Cs(6S) He的碰撞能量转移过程.单模半导体激光器共振激发Cs原子至6P3/2态,利用另一与泵浦激光束反向平行激光束作为吸收线探测6P3/2态原子密度及其空间分布.缓冲气体增大了6P3/2和6S1/2原子间的能量转移,这可从测量由Cs(6P)/Cs(5D)碰撞而被布居的7D态所发射的荧光得到证实.因5D→6P(3.0～3.6 μm)处于红外本实验不能探测,利用一个已经测量过的过程(即6P 5D→6S 7D)作相对测量.得到三体碰撞速率系数为(2.2±1.1)×10-28cm6s-1.     

利用原子力显微镜纳米针研究Si2Sb2Te5 相变材料性能

The Si2Sb2Te5 phase change material has been studied by applying a nano-tip（30 nm in diameter） on an atomic force microscopy system.Memory switching from a high resistance state to a low resistance state has been achieved,with a resistance change of about 1000 times.In a typical I-V curve,the current increases significantly after the voltage exceeds～4.3 V.The phase transformation of a Si2Sb2Te5 film was studied in situ by means of in situ X-ray diffraction and temperature dependent resistance measurements.The thermal stability of Si2Sb2Te5 and Ge2Sb2Te5 was characterized and compared as well.