（1）Co-deposition 激活法：Cs 源一直打开，先补 Cs 到光电流到最大值，然后开始补 O，

达到新的最大值时停 O，如此重复进行，直至光电流不再增加。

（2）Nagoya 激活法：先补 Cs 到光电流到最大值，等电流降至零时补 O，光电流达到新 的最大值时停 O，如此重复进行，直至光电流不再增加。

不同的的激活工艺激活过程中所需的 Cs/O 比不同，导致激活后阴极的各项性能也有所差 异。同时激活过程中外部条件对激活后的性能也有很大的影响，但目前对 Cs/O 比最佳值等还 没有定论，还是处于半定量和半经验的水平上。

1。2 GaAs 光电阴极表面模型

现如今的制备工艺已经比较成熟了，但激活过程中 Cs 与 O 的对阴极表面影响的具体机 理还没有定论，研究人员先后提出了多种猜测，如异质结模型、偶极子模型、Cs 的弱核力场 效应、非晶态模型和群模型。其中最为主要的是异质结模型、偶极层模型。

（1）异质结模型[11]：

它认为在激活过程中，Cs 和 O 吸附在 GaAs 的表面，形成了 n 型半导体 Cs2O，与 p 型 的 GaAs 接触形成异质结[12]，由于费米能级不同，材料之间存在电子化学势接触差，电子发 生转移，达到平衡后，费米能级相同，接触面能带发生弯曲，使得 GaAs 的导带底能级高于 表面真空能级而达到负电子亲和势状态。此模型的能带结构图如下所示：

图 1。2 GaAS 异质结模型能带结构图

先后有两种，Fisher 等人提出的模型认为，激活初始阶段 Cs 吸附在阴极表面，与 GaAs

形成第一层偶极子层，这使阴极达到零电子亲和势状态，然后在 Cs 与 O 的交替过程中，形

成了第二个偶极子层—Cs-O-Cs 结构，这使 GaAs 的表面真空能级再次下降而达到负电子亲和 势状态。Su 等人在上文模型的基础上提出了另一种模型，他们认为第一层偶极子层就有 O 的 参与，第二层则相同。这两种模型都有一定的合理性，但也都无法解释不同温度下激活的积 分灵敏度不同。下图为两种模型的结构[14]。

a。 Fisher 等人的模型结构 b。 Su 等人的模型结构 图 1。3 两种偶极子层模型结构

1。3       本文的研究意义和主要工作

国内在此方面的研究工作相比于其他发达国家，如美国，还具有一定的差距，制备工艺 和性能测试等还有很大的改善空间，因此 GaAs NEA 光电阴极研究意义重大，且有利于提高 三代像增强器等光电子器件的性能指标。来*自-优=尔,论:文+网www.youerw.com

为探索一种更为有效的激活方式，获得更好性能的 GaAs 光电阴极，本文对激活工艺进 行了研究，主要工作有如下几点：

（1）通过查阅书籍了解负电子亲和势光电阴极制备系统原理，掌握激活软件和光谱响应 测试软件的使用方法；

（2）通过持续补 Cs，交替补 O 的方法，对比不同 O 源电流开关时间而 Cs 源电流固定 对激活效果的影响，比较其激活曲线，光谱响应曲线及稳定性。

（3）采用电子亲和势光电阴极制备系统对 GaAs光电阴极分别进行三种激活方式（Nagoya 激活法，Co-deposition 法以及一种新型激活法）激活，比较激活后光谱响应曲线及光电流变 化情况。

2  负电子亲和势光电阴极制备和评估系统

要制备良好的 GaAs 光电阴极，需要好的阴极材料，同时先进的设备和科学的制备方法 也必不可缺。GaAs 光电阴极激活对真空度的要求很高，为达到这项要求，项目组自行研发设 计了一套激活系统，该系统由四部分组成。分别为超高真空激活系统 ，多信息量在线测量系 统，表面分析系统和残气分析系统。