3 不同进氧方式对 GaAs 光电阴极激活的影响研究 11

3。1 实验准备 11

3。2 实验结果 11

3。3 分析与讨论 15

4 不同激活法比对 GaAs 光电阴极激活的影响研究 16

4。1 实验准备 16

4。2 实验结果 16

4。3 分析与讨论 20

结 论 21

致 谢 22

参 考 文 献 23

1 绪论

1。1 GaAs 光电阴极发展概况

1。1。1 GaAs 光电阴极的原理与发现

当光照射某种材料时，材料内部的电子获得一定的能量而逸出，这种现象称为外光电效 应，又称光电发射,其中，从材料内部发射出来的电子称为光电子，光电子所形成的电流即为 光电流，而能够利用外光电效应发射光电子的材料即为光电阴极[1]。论文网

从爱因斯坦对光电效应的解释认为这是光能转化为电能的一种形式，他认为电子能逸出 是因为吸收了入射光的能量，从而具备了克服材料表面势垒并从其逸出的能量。从二十世纪 三十年代到六十年代，研究者们共发现了 6 种光电阴极[2]：银-氧-铯光电阴极（Ag-O-Cs，S-1， 1930），铯-锑-钾光电阴极（Cs3Sb，S-11，1936），铋-银-氧-铯光电阴极（Bi-Ag-O-Cs，S-10，

1938），钠-钾-锑光电阴极（Na2KSb，1955），钠-钾-锑-铯光电阴极（Na2KSb[Cs]，S-20，1955） 和钾-铯-锑光电阴极（K2CsSb，1963）。它们的量子效率图如图 1。1 所示。

根据 W。E。Spicer 的光电发射“三步模型”理论[3]，如果材料的表面真空能级降至体内导带 底以下就可以形成负电子亲和势，由光照激发产生的光电子只要能从阴极体内运行到表面， 就可以发射到真空而无需过剩的动能去克服材料表面的势垒，这样光电子的逸出速度和几率 都将大大增加，光电子逸出效率提高。这一推测 1965 年被 J。J。Scheer 所证实[4]，他们在重掺 杂 P 型 GaAs 基底上覆盖一层 Cs，从而得到了具有零电子亲和势的光电阴极。三年后， A。A。Turnbull 和 G。B。Evans 发现激活时用 Cs、O 交替的激活方法比单用 Cs 可以获得更有效率 的光电阴极和更高的光电发射，它的量子效率图如图 1。1 中的曲线 7 所示。

图 1。1 七种光电阴极的量子效率曲线

1。Ag-O-Cs 2。Cs3Sb 3。Bi- Ag-O-Cs 4。Na2KSb 5。Na2KSb[Cs] 6。K2CsSb 7。 GaAs-Cs-O

从上图可看出，量子效率最高的是 GaAs NEA 光电阴极。Scheer 等人在 1965。6 得到 p 型 GaAs 与铯（Cs）第一 NEA 条件。此后光电技术一直是一个活跃的研究发展领域。为了提高 光发射的稳定性产量，对半导体材料和 NEA 的制备方法进行了研究。Cs 和 O（或 NF3）交 替沉积，Cs 和 O 的这些周期中重复供给，直到量子效率（QE）达到最大值。最近，随着晶 体生长技术，新型半导体材料进入了光电应用。