高温退火对GaAs光阴极表面状态的影响

利用XPS分析了GaAs光阴极高温退火、激活前后表面组分的变化,结合光阴极退火过程中通过四级质谱仪获取的CO2、H2O、O、As、Cs等分压曲线,比较、讨论了两次退火机理的差异。提出第二次加热的目的不仅在于清洁光阴极表面,更重要的是促使第一次激活在光阴极表面形成的偶极层向更稳定的结构转化,Cs2O偶极子在高温下与GaAs本底反应生成了可在光阴极表面稳定存在的GaAs-O-Cs偶极子,形成主要由键合强的GaAs（Zn）--Cs+、GaAs-O-Cs偶极子及靠范德瓦尔斯力附着在光阴极表面的Cs2O偶极子构成的偶极层。根据这一结论,解释了光阴极两次激活过程中光电流变化规律的差异。对理解光阴极激活及表面光电发射模型具有重要意义。     

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。     

GaAs∶Cs-O NEA光电阴极电子表面逸出几率的计算

介绍了计算CaAs∶Cs-O NEA光电阴极电子表面逸出几率的方法,选用双偶极层表面模型,计算了两个偶极层形成的界面势垒各自对电子表面逸出几率的影响,提出了增大电子表面逸出几率的条件,并粗略推测了第一偶极层的厚度.     

GaAs：Gs—O NEA光电阴极电子表面逸出几率的计算

介绍了计算CaAs:Cs-O NEA光电阴极电子表面逸出几率的方法，选用双偶极层表面模型，计算了两个极层形成的界面势垒各自对电子表面逸出几率的影响，提出了增大电子表面逸出几率的条件，并粗略推测了第一偶极层的厚度。     

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。     

表面势垒形状对NEA光阴极电子能量分布的影响

通过计算电子到达阴极面时的能量分布和求解电子隧穿表面势垒的薛定谔方程得到了透射式NEA GaAs光阴极发射电子能量分布的计算公式.利用该公式仿真研究了阴极表面势垒形状对电子能量分布的影响,发现I势垒变化对阴极的量子效率影响显著,其中尤以I势垒宽度影响更大,而Ⅱ势垒则影响阴极的能量展宽,其中真空能级的升高可使阴极电子能量分布更集中,但却牺牲了一定的阴极量子效率.拟合分析了实验测试的透射式阴极电子能量分布曲线,实验与理论曲线吻合得很好,并得到了阴极的表面势垒参数.     

表面势垒形状对NEA光阴极电子能量分布的影响

通过计算电子到达阴极面时的能量分布和求解电子隧穿表面势垒的薛定谔方程得到了透射式NEA GaAs光阴极发射电子能量分布的计算公式.利用该公式仿真研究了阴极表面势垒形状对电子能量分布的影响,发现I势垒变化对阴极的量子效率影响显著,其中尤以I势垒宽度影响更大,而Ⅱ势垒则影响阴极的能量展宽,其中真空能级的升高可使阴极电子能量分布更集中,但却牺牲了一定的阴极量子效率.拟合分析了实验测试的透射式阴极电子能量分布曲线,实验与理论曲线吻合得很好,并得到了阴极的表面势垒参数.     

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.     

GaAs PIN二极管的新等效电路模型

基于物理原理的分析,提出了GaAs PIN二极管的一种新等效电路模型.GaAs PIN二极管被分成P+n-结、基区和n-n+结三部分分别建模,总的模型由三个子模型组成,从而极大地提高了模型的准确性.相应的模型参数提取过程不要求苛刻的实验或测试条件,简便易操作.研制了15组GaAs PIN二极管来验证模型,测试结果表明模型准确地反映了GaAs PIN二极管的正向和反向特性.     

GaAs PIN二极管的新等效电路模型

基于物理原理的分析,提出了GaAs PIN二极管的一种新等效电路模型.GaAs PIN二极管被分成P n-结、基区和n-n 结三部分分别建模,总的模型由三个子模型组成,从而极大地提高了模型的准确性.相应的模型参数提取过程不要求苛刻的实验或测试条件,简便易操作.研制了15组GaAs PIN二极管来验证模型,测试结果表明模型准确地反映了GaAs PIN二极管的正向和反向特性.     

透射式GaAs光电阴极时间分辨特性研究

时间分辨特性是GaAs光电阴极应用于泵浦探测等领域的一种极为重要的性能参量。采用矩阵差分求解光电子扩散模型的方式计算了光电子连续性方程和出射光电子流密度方程，发现影响GaAs光电阴极时间分辨特性的因素包括GaAs/GaAlAs后界面复合速率、GaAs电子扩散系数和GaAs激活层厚度，之后较为系统地研究了这三种物理因素对GaAs光电阴极时间分辨特性的影响。研究结果表明，GaAs电子扩散系数和GaAs/GaAlAs后界面复合速率与光电阴极的响应速率存在非线性正比关系，且随着两者的增大，GaAs光电阴极将出现饱和响应速率。激活层厚度对GaAs光电阴极响应时间的影响最大，通过激活层厚度的适当减薄可以将GaAs光电阴极的响应时间缩短至20 ps，可满足绝大多数光子、粒子探测的快响应需求。该研究为快响应GaAs光电阴极的实验和应用提供了必要的理论支撑。     

透射式GaAs（Cs,O）光电阴极发射电子横向能量的研究

制备了透射式ＧａＡｓ阴极组件,测量了ＧａＡｓ阴极激活过程中阴极光 敏度和发射电子平均横向能量随激活时间的变化,用扫描电镜观察ＧａＡｓ（Ｃｓ,Ｏ）阴极表面形貌,结果表明：ＧａＡｓ（Ｃｓ,Ｏ）阴极发射电子横向能量取决于ＧａＡｓ晶格温度、阴极表面形貌和电子在能带弯曲区的多次散射,与（Ｃｓ,Ｏ）激活层无关。     

高稳定长寿命反射式GaAs(Cs,F)光阴极

一个稳定的光阴极表面层是获得一个稳定的长寿命光阴极的必不可少的条件。由于反射式GaAs(Cs,F)光阴极用氟代替氧进行表面激活,氟的强烈的电负性使得表面层的稳定性得到改善。反射式GaAs(Cs,F)光阴极的寿命达到8500小时。除此之外,它的工艺重复性和抗污染能力也比GaAs(Cs,O2)光阴极的好。     

A HIGH STABLE LONG LIFE-SPAN REFLECTIVE GaAs(Cs,F)PHOTOCATHODE

A stable surface layer is essential for a high stable long life-span photocathode.Byusing fluorine instead of oxygen in activating the surface of GaAs suhstrate,the strongelectronegativity of fluorine may improve the stability of photocathode.Life-span of reflectiveGaAs(Cs,F)photocathode has been made up to 8,500 hours.Furthermore,Its technologicalreproducibility and anti-contamination ability are better than those of GaAs(Cs,O_2)photocathodes.     

GaAs/GaAlAs透射式光电阴极发射电子的平均横向能量

用扫描电镜观测了 Ｇａ Ａｓ／ Ｇａ Ａｌ Ａｓ 透射式光电阴极的表面形貌,计算了阴极表面形貌对阴极发射电子的平均横向能量的贡献,测量了阴极激活过程中阴极发射电子的平均横向能量随激活时间的变化。结果表明, Ｇａ Ａｓ／ Ｇａ Ａｌ Ａｓ 阴极表层的 Ｃｓ／ Ｏ 激活层对电子的散射是导致阴极发射电子的平均横向能量值增高的根本原因。最后提出减少阴极发射电子的平均横向能量的技术途径。     

Mean Transverse Energy of Electrons Emitted from GaAs/GaAlAs Transmission Photocathode

A GaAs/GaAlAs transmission photocathode surface topography is examined with a scanning electron microscope(SEM)in the secondary emission mode.The contributions of photocathode surface topography to mean transverse energy of electrons emitted from the photocathode are calculated.Measurement is made of the variation of mean transverse emission energy with activating time during the course of activation.It is shown that the scattering of the photoelectrons in the Cs/O layer is the primary cause of the unexpectant high values of the mean transverse energy of electrons emitted from GaAs/GaAlAs photocathod.A method is proposed for the reduction of te mean transverse energy of electrons emitted from the photocathode.     

ZnO薄膜在微光像增强器中的潜在应用

ZnO 薄膜是一种新型的宽带隙透明氧化物薄膜材料,具有优良的物理和化学特性。在微光像增强器中具有多方面的潜在应用。通过对ZnO 材料晶格参数等的研究, 发现可以作为制备高质量GaN 紫外光电阴极的缓冲层。通过对ZnO 能带的研究,发现ZnO 本身还可以独立的作为负电子亲和势光电阴极材料,一旦p 型ZnO 制备获得成功,将更有利于形成负电子亲和势光电阴极。此外,采用蒙特卡罗模拟的方法发现ZnO 薄膜比传统的Al2O3 防离子反馈膜对碳等正离子具有更强的阻挡作用,有可能取代Al2O3 薄膜用于制备三代微光器件防离子反馈膜。ZnO 薄膜还具有较高的二次电子发射系数和适合的电阻率,可以用来制备Si 微通道板打拿极。