GaN与GaAs NEA光电阴极稳定性的比较

利用自行研制的光电阴极激活评估实验系统,对激活后的反射式GaN及GaAs光电阴极进行了稳定性测试,获得了Cs/O激活一段时间后阴极随时间变化的光谱响应,通过计算得到量子效率曲线.结果表明:激活结束后GaN灵敏度可以在较长时间内保持稳定,而后缓慢衰减.而GaAs光电阴极的光电流随时间近似呈指数衰减.结合阴极表面双偶极层结构以及表面化学成分,分析原因主要是:两种阴极表面进行Cs/O激活后形成的双偶极子的结构不同、衰减过程中双偶极层化学成分变化方式不同决定.GaN光电阴极激活后cs以复杂氧化物存在,更加稳定,灵敏度的衰减主要是由未分解的氧引起,而GaAs灵敏度下降的原因主要是表面双偶极层中的Cs极易脱附,影响其稳定性.     

NEA GaN光电阴极的制备及其应用

近年来,随着晶体生长技术的发展,GaN基材料的生长技术与生长工艺取得了重大突破.基于NEA的GaN紫外光电阴极是非常理想的新型紫外光电阴极.本文重点探讨了NEA GaN光电阴极材料的金属有机化学汽相沉积(MOCVD)、分子束外延(MBE)和卤化物汽相外延(HVPE)等主流生长技术的优缺点,介绍了两步生长、横向外延生长及悬空外延技术等新工艺.讨论了GaN光电阴极的性能特点、制备方法以及在紫外光电探测器和电子束平版印刷术领域的应用状况.     

NEA GaN和GaAs光电阴极的比较

针对GaN基光电阴极激活过程中Cs-O交替存在的光电流的增幅问题,本文主要比较了GaN和GaAs材料性质、表面结构以及激活过程中光电阴极的光电流.发现GaN的熔点高于GaAs,在制备GaN基光电阴极时则需要更高的热清洗温度;如果用双偶极子模型描述GaN(1000)和GaAs(100)表面的光电发射机理,GaN(1000)表面Cs原子与O原子形成第二偶极矩O-Cs,几乎\     

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.     

NEA光电阴极研究的最新进展及其制备技术探讨

以GaAs为代表的NEA光电阴极的应用范围越来越广,经过几十年的发展,NEA光电阴极的研究已经取得比较显著的成就,但就NEA光电阴极本身而言,尚有许多问题没研究清楚.从NEA光电阴极的掺杂方式、激活工艺、性能评估、铟封工艺和稳定性等方面探讨了最新的研究进展,给出了最新的技术指标及实现这些指标的方法,为下一步的深入研究提供必要的参考.     

NEA GaN光电阴极光电发射机理研究

围绕GaN光电阴极NEA特性的成因,结合激活过程中光电流变化规律和成功激活后阴极表面模型,研究了NEA GaN光电阴极光电发射机理.实验表明:NEA GaN激活过程中光电流在约1 min之内就可达到峰值,Cs/O激活时引入O后光电流的增长幅度不大.根据Spicer光电发射理论,给出了反射模式NEA GaN光电阴极量子产额理论公式,激活成功后GaN光电阴极NEA特性的成因可以用双偶极层模型[GaN(Mg):Cs]:Cs-O解释.     

NEA GaN基双色集成光电阴极的理论模型与结构优化

本文设计了一种负电子亲和势Ga N基光电阴极量子级联结构的紫外-红外双色集成探测器模型,通过Nextnano与Silvaco TCAD软件研究光电阴极的量子级联层周期数、势阱层厚度、传输层Al组分、光照角度以及光进入阴极方向等。优化后的仿真结果表明：量子级联层10～20周期,p-GaN势阱层厚度为2nm,传输层Al组分为0.4,红外波段光照角度范围为120°～130°时器件探测性能好。紫外波段响应峰值波长300nm,响应度约为52.97mA/w;红外波段响应峰值波长在1.4μm～1.6μm之间,响应度约为3.92～3.96mA/w。同时仿真显示该光电阴极反射式性能优于透射式。     

NEA光电阴极的表面模型

回顾了NEA光电阴极不同的表面模型,对异质结模型、偶极子模型和铯的弱核力效应进行了重点介绍.异质结模型可以成功解释P型GaAs和(Cs,O)激活层之间界面势垒的存在,但这种具有体效应的异质结无法与(Cs,O)层的厚度相统一;偶极子模型认为在阴极表面形成的偶极层导致了逸出功的下降,其双偶极层模型能较好地预测和解释最佳的(Cs,O)激活层厚度,但不同的双偶极层模型对于氧在表面层存在的化学形态存在争议;铯的弱核力场效应认为铯表面层的弱核力场及氧的离化作用是界面势垒和负电子亲和势的形成原因,但它所认为的逸出功降低与基底材料无关还需进一步验证.     

新型光电阴极

本文对新型光电阴极的发展作了介绍，分别对干涉型阴极，负电子亲和势阴极及双光子效应阴极进行叙述。     

梯度掺杂结构GaN光电阴极的激活工艺研究

利用自行研制的光电阴极多信息量测试评估系统,在线测试了梯度掺杂结构GaN光电阴极在激活过程中的光电流、Cs源电流和O源电流。根据激活后的阴极光谱响应曲线和量子产额曲线,分析了超高真空室真空度、激活前的阴极表面净化程度、激活中首次进Cs量、激活中的Cs/O比以及Cs/O源在激活中的供给方式等对阴极激活的影响,提出了梯度掺...     

梯度掺杂结构GaN光电阴极表面的净化

对梯度掺杂结构GaN阴极表面进行了化学清洗,清洗后利用X射线光电子能谱仪(XPS)分析了阴极表面,分析表明化学清洗能有效去除阴极表面的油脂和加工中残存的无机附着物;然后在超高真空室内710℃下对阴极进行了高温退火清洁,去除化学清洗后残留在阴极表面的C、O等吸附物,使阴极表面达到制备高性能负电子亲和势(NEA)光电阴极所需的原子级清洁程度。最后通过阴极激活实验加以验证,结果证实化学处理后热退火方法能有效净化梯度掺杂结构GaN阴极表面。     

负电子亲和势氮化镓光电阴极

负电子亲和势GaN光电阴极在紫外探测技术领域具有诱人的应用前景.本文在介绍和分析负电子亲和势GaN光电阴极的特点、工作原理及其能带结构的基础上,设计了GaN外延材料的结构和阴极制作工艺.指出负电子亲和势GaN光电阴极制备的关键在于材料的生长、与输入光窗的融焊、衬底的减薄及彻底的去气处理和超高真空状态下的铯、氧激活.     

NEAGaN光电阴极第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)框架下广义梯度近似投影缀加平面波方法,在六方结构GaN结构优化的基础上,计算了GaN(0001)A面吸附Cs后功函数变化,指出吸附系统表面形成了一个有效的GaN－Cs电偶极子层,降低了原本的GaN表面势垒,形成更加有利于电子逸出的外光电发射效应特性。接着图示吸附Cs、O后的电子结构,指出吸附原子和衬底之间的键合。六方结构GaN材料的光学性质通过Kramers-Kronig 关系得出。根据GaN的介电函数谱,得出了254nm光波长下以GaN为激活层材料的反射式光电阴极在不同少子扩散长度下的内量子效率。计算结果表明六方结构GaN(0001)A面是可见光盲光电阴极的优良发射表面,且254 nm处的量子效率可达到60%,远大于碱金属卤化物紫外光电阴极。     

氮化镓(GaN)阴极紫外微通道板光电倍增管

<正>南京电子器件研究所近期研制成功的氮化镓(GaN)阴极紫外光电倍增管,采用MOCVD方式外延生长的蓝宝石/AlN/P-AlGaN异质外延结构作为阴极衬底材料,通过真空转移设备的高铝P型GaN材料微结构设计和工艺流通、透射式异质阴极材料生长、GaN外延片洁净处