反射式负电子亲和势GaN光电阴极的光电发射及稳定性研究

利用在线多信息紫外光电阴极激活评估系统,测试了真空室内两个GaN 光电阴极Cs,O激活后及衰减6 h和18 h后补Cs的光谱响应特性曲线和量子效率曲线;并绘制了光纤光源波长为300 nm的光电阴极响应电流衰减变化曲线.实验结果证明,GaN 光电阴极较GaAs阴极具有更好的稳定性,量子效率可保持相对稳定达10 h,然后缓慢衰减,衰减速率较窄禁带半导体材料低得多.补Cs后光电流最大值较刚激活完有16.8%的增长,这充分证明阴极表面量子效率衰减的原因是Cs的脱附,而不是O的吸附.这些现象可由双偶极层模型来解释, 关键词： 光学 光电阴极 量子效率 稳定性     

透射式负电子亲和势GaN光电阴极的光谱响应研究

利用金属有机化合物化学气相淀积(MOCVD)生长了发射层厚度为150 nm、掺杂浓度为1.6×10¹⁷ cm^-3的透射式GaN光电阴极,并在超高真空激活系统中对其进行了激活.通过多信息量测试系统进行了测试,发现透射式负电子亲和势(NEA)GaN光电阴极的量子效率曲线成一个"门"的形状,在255—355 nm波段有较大且平坦的响应,在290 nm处取得最大值为13%,由于AlN缓冲层对短波段光的吸收系数较大,在小于255 nm的波段量子效率出现了下降,当波长大于3 关键词： 透射式 NEA GaN光电阴极 量子效率     

干涉型光电阴极的分析

<正> 一、引言量子产额的参数是通过测量常规的光电阴极的效率。例如S-1光阴极,波长大于1μm时量子产额小于0.1%,通过光检测过程的分析可能是光电子在吸收层产生的能力达到最佳。如果用成象特性和高量子产额来表征光探测器的性能,那么可以应用干涉型的光电阴极。本文分析了反射-半透明光电阴极的几何的和光学的结构,以及固态参数对窄带光检测的影响。通过实验证明,光学干涉对光阴极层的吸收和灵敏度是有关的。本文假设电介质的光电发射体在弱的入射光下具有一个高的电阻率,上面这种情况适合于重掺氧S-1光阴极和     

共振腔增强型光电探测器

共振腔增强型光电探测器是近十年发展起来的新型探测器。它是在探测器内制备微共振腔并在中间插入激活层构成的。在这种结构中,由于共振腔对非共振波长的抑制及对共振光场的放大作用,使探测器的量子效率在共振波长处被增强,带宽－量子效率之积比传统的光电二极管提高了近３倍。由于它同时具备对波长的选择作用和高频响应特性,因而是光通信理想的探测器件。     

球壳结构金阴极及其X射线光电发射特性

以聚苯乙烯微球为模板, 采用种子-生长法在聚苯乙烯微球表面镀覆金球壳层, 以不同浓度旋涂分散在阴极衬底上, 热处理去除聚苯乙烯模板, 初步制备出表面具有金球壳结构的反射式金阴极样品, 通过金相显微镜和扫描电镜研究其表面形貌, 结果表明: 阴极表面球壳的直径约为10 μm, 高温去除聚苯乙烯微球模板后金沉积层具有良好的自支撑性, 球壳厚度约70-90 nm, 球壳表面主要由30-60 nm的晶粒突起组成. X射线光电发射测试表明, 反射式球壳结构阴极在200-1500 eV波段光电效率相对于平面薄膜阴极有明显提升, 其量子效率可达到平面阴极的3倍以上, 理论分析表明: 球壳结构阴极特殊的表面结构引起光电发射面积的增大和表面势垒的降低, 是阴极光电发射效率提高的主要原因.     

反射式变掺杂负电子亲和势GaN光电阴极量子效率研究

从变掺杂负电子亲和势(NEA)Ga N光电阴极材料的光电发射机理入手,给出了反射式变掺杂NEA Ga N光电阴极内建电场和量子效率的计算公式.利用初步设计的变掺杂NEA Ga N光电阴极,介绍了变掺杂NEA Ga N阴极的激活过程和激活光电流的变化特点.结合国内外典型的变掺杂NEA Ga N阴极的量子效率曲线,分析了Ga N光电阴极量子效率曲线的特点.结果显示:由于内建电场的存在,反射式变掺杂NEA Ga N光电阴极量子效率在240 nm处即可达到56%,在较宽的入射光波长范围内,阴极具有相对平稳的量子效率,量子效率值随入射光子能量的增加而增加,并且量子效率曲线在阈值附近表现出了明显的锐截止特性.     

银纳米颗粒减反射特性的理论研究

为增强晶体硅太阳电池的光利用效率,提高光电转换效率,研究了金属银纳米颗粒的光学散射性质.基于银纳米粒子表面等离子激元效应和MIE散射理论,采用Matlab数值计算,理论分析了不同银纳米颗粒尺寸和银粒子分布密度对太阳光谱各波长的散射特性.获得了实现高的光透过率所需最佳银纳米颗粒半径范围,研究发现随着银纳米颗粒半径增加,偶极峰红移、高极峰逐渐出现.定量地给出了最佳颗粒分布密度随银粒子半径的变化规律,建立了计算减反射膜透射率的理论方法,找到了银纳米颗粒光学透过率的简单函数表达式,能为实验研究提供理论指导. 关键词： 银纳米颗粒 透过率 MIE理论 太阳电池     

微光像增强器光阴极灵敏度理论极限问题研究

光阴极灵敏度(量子效率)是微光像增强器最重要和最基本的性能参数之一,它决定着微光成像系统在低照度下的视距和图像清晰度。根据半导体光电发射物理模型及普朗克黑体辐射理论,简介了光电发射5个环节（光子不完全吸收、GaAlAs/GaAs后界面、GaAs光阴极激活层体特性缺陷、GaAs光阴极表面位垒和GaAs光阴极-MCP之间近贴电场电子隧道效应）对光阴极量子效率的影响,给出了相关数学表达式。在假定5个环节子量子效率均为100%的前提下,估算出蓝延伸GaAs光阴极在（0.41～0.93）μm波段内的极限积分灵敏度,其值为6569μA/lm。文末,对此结果的意义给予评价。     

新型金阴极及其紫外光电发射特性

采用直流磁控溅射法制备了不同厚度的金纳米薄膜,在高纯氮气气氛、800 ℃条件下快速退火,在石英基底上制备了具有表面微纳颗粒的新型金阴极。应用扫描电子显微镜对阴极的表面形貌进行表征,结果表明:阴极表面形成了均匀分布的金纳米颗粒,平均粒径随金纳米薄膜厚度的增加（5 nm至20 nm）从300 nm增大到800 nm。在190~360 nm紫外光下,对阴极的光电子发射特性进行了研究,结果表明:相对于平面阴极,新型金阴极的光电子发射效率提高了10倍以上,最高可达到平面阴极的16倍,且随颗粒粒径的减小而增大。采用三步光电发射模型对上述结果进行理论分析,表明阴极光电效率的提高主要由于阴极光电发射面积的增加和局域强电场导致的表面势垒降低。     

银纳米片等离子体效应增强有机太阳能电池及其性能优化研究

将银纳米片引入有机太阳能电池,增强了器件的光吸收及光电转换效率。制备得到了具有不同等离子共振吸收特性的银纳米片。当银纳米片的等离子共振吸收与活性层的吸收相匹配时,器件的光电流显著增强。通过改变银纳米片与活性层之间的距离,研究了等离子体共振增强电磁场的传递特性。两者的距离越近则耦合入活性层的电磁场越强,器件的光电流越高。经优化后,以P3HT∶PCBM为活性层的有机太阳能电池的光电转换效率由3.04%增长到3.82%,提高了26%。     

用于DC–SC超导光电子枪中的光阴极的研制

DC-SC超导光阴极微波电子枪是一种新型的高平均流强电子源,本文介绍了其中的关键部件—光阴极的研制.在自行研制的光阴极制备室里成功制备了两种光阴极:Cs₂Te和Cs₃Sb光阴极.Cs₂Te光阴极的寿命长,用266nm紫外光激发,量子效率QE>25%,真空中(1×10^－5Pa)寿命50h.Cs₃Sb光阴极是多层膜结构,用532nm激光激发,量子效率2%,真空中(10^－5Pa)寿命只有几个小时.两者都可以满足电子枪的设计要求,但是由于Cs₂Te光阴极更稳定,在目前的DC-SC超导光电子枪调试实验中采用这种光阴极     

后退火处理对铟锡氧化物表面等离激元共振特性的影响

近年来,表面等离激元光子学发展迅速,并取得了众多新成果.重掺杂半导体材料的表面等离激元共振性质的研究,也得到了人们越来越多的关注.本文通过纳米球刻印技术制备准三维二氧化硅纳米球阵列,在阵列上沉积铟锡氧化物薄膜,通过不同条件下的后退火处理改变铟锡氧化物薄膜的载流子浓度和载流子迁移率,并研究随着材料性质的改变其相应表面等离激元共振特性的变化规律.结果表明：退火处理均使铟锡氧化物薄膜的晶粒长大,光学透过率增加;在空气中退火会导致铟锡氧化物薄膜的载流子浓度减少,其表面等离激元共振峰红移;而真空退火则使铟锡氧化物薄膜的载流子浓度增加,共振峰蓝移.这些研究结果可为后续铟锡氧化物表面等离激元材料及器件的研究提供科学依据和实际指导.     

GaN光电阴极激活后的光谱响应分析

由于GaN光电阴极的突出性能,其在紫外探测方面有着广泛的应用.文章在超高真空激活系统中,对GaN样品进行了 Cs/O激活实验,并分析了激活后反射式的量子效率:在240～350nm的紫外波段内,量子效率约在30％～10％之间,曲线较为平坦,在240nm处达到30％的最大值,与国外结果对比后发现,本文获得的GaN光电阴极量...     

负电子亲和势光电阴极量子效率公式的修正

量子效率是表征负电子亲和势（NEA）光电阴极发射性能的最重要的特性参数,准确建立量子效率公式为揭示各个阴极参量对整体性能的影响以及NEA光电阴极的优化设计提供了重要的理论指导.在对NEA光电阴极体内及表面光电发射过程的分析基础上,考虑入射光子能量、表面能带弯曲区以及表面势垒对电子发射的影响,对表面逸出概率和电子衰减长度进行了修正,并利用积分法推导了NEA光电阴极的量子效率公式,其理论预测曲线与实验曲线基本一致,从而验证了修正公式的实用性.为NEA光电阴极的研究提供了有效的理论参考依据. 关键词： 负电子亲和势光电阴极 量子效率 能带弯曲区 衰减长度     

消光式核壳二聚体传感器的设计与光谱特性分析

根据ITO/Au纳米核壳二聚体粒子在生物医学领域的应用合理性,设计了一种实时检测生物液体的核壳二聚体探针消光式传感器;由偶极子理论推导出输出波长与外界环境折射率关系;利用MATLAB设计ITO/Au纳米核壳二聚体粒子结构;采用软件DDSCAT7.3结合离散偶极近似法,利用二聚体有效半径模拟计算了300~950nm可见光到红外光波段不同核壳比、二聚体间距、以及不同介质折射率的消光光谱;根据传感芯片折射率与偶极共振、耦合八级共振的响应关系得出ITO/Au二聚体的折射率灵敏特性。与传统Ag/Au核壳纳米粒子相比,ITO/Au纳米核壳二聚体结构引入了可作为传感芯片灵敏性自参考参数的耦合八级共振峰,同时ITO/Au二聚体结构的折射率灵敏度可达到419nm/RIU。这些工作及其结果对制作消光式传感器具有重要的意义。     

Photoelectron emission from granulated gold films activated by cesium and oxygen

Granulated gold films activated by cesium and oxygen are found to produce an intense photoelectron emission band about 100 nm wide at a wavelength of 530 nm with a sensitivity of about 4 mA/W in the visible range. This band is likely to be associated with excitation of surface plasmons. The results obtained indicate that, owing to surface photoeffect, gold films activated by Cs and O can be used as fast photocathodes with a time constant of several femtoseconds.     

Giant Enhancement and Sign Inversion of Optical Kerr Nonlinearity in Random High Index Nanocomposites near Mie Resonances

High-index dielectric nanoantennas excited at Mie-type resonances have exhibited enormous enhancement of optical nonlinearity. Such nanostructures have been actively studied by researchers in recent years. Here, a numerical analysis study of the optical Kerr effect of nanocomposites consisting of high refractive index (GaP) spheres at the wavelength of 532 nm is presented. This is done by means of 3D finite-difference time-domain simulations. The effective nonlinear refractive index of 0.8 µm thick nanocomposites and metasurfaces is evaluated. It is shown that the optical Kerr nonlinearity of the nanocomposites rises by orders in proximity to Mie resonances and may exceed the second-order refractive index of the bulk material. It is revealed that the sign of the effective optical Kerr coefficient is inverted near the Mie resonances. This effect may be of interest in developing nonlinear optical metadevices.     

NEA光电阴极的(Cs,O)激活工艺研究

在自行研制的负电子亲和势光电阴极性能评估实验系统上,首次利用动态光谱响应技术和变角X射线光电子能谱(XPS)表面分析技术研究了GaAs光电阴极的(Cs,O)激活工艺.获得了首次导Cs、(Cs,O)导入以及(Cs,O)循环的优化激活条件.XPS分析给出GaAs(Cs,O)的最佳激活层厚度为0.82 nm,首次导Cs达到峰值光电发射时的Cs覆盖率为0.71个单层.在优化激活条件下,可以在国产反射式GaAs上获得1025 μA/lm的积分灵敏度.     

Magnetic metamaterials at telecommunication and visible frequencies

Arrays of gold split rings with a 50-nm minimum feature size and with an LC resonance at 200 THz frequency (1.5 microm wavelength) are fabricated. For normal-incidence conditions, they exhibit a pronounced fundamental magnetic mode, arising from a coupling via the electric component of the incident light. For oblique incidence, a coupling via the magnetic component is demonstrated as well. Moreover, we identify a novel higher-order magnetic resonance at around 370 THz (800 nm wavelength) that evolves out of the Mie resonance for oblique incidence. Comparison with theory delivers good agreement and also shows that the structures allow for a negative magnetic permeability.     

Transparent conductive ITO/Ag/ITO multilayer electrodes deposited by sputtering at room temperature

ITO/Ag/ITO multilayers have been prepared onto conventional soda lime glass substrates by sputtering at room temperature. The optical and electrical characteristics of single layer and multilayer structures have been investigated as a function of the Ag and ITO film thicknesses. Transmittance and sheet resistance values are found mainly dependent on the Ag film thickness; whereas the wavelength range at which the maximum transmittance is achieved can be changed by adjusting the ITO films thickness. ITO/Ag/ITO electrodes with sheet resistance below 6 Ω/sq have been obtained for Ag film thickness above 10 nm and ITO layers thickness in the 30-50 nm range. These multilayers also show high transmittance in the visible spectral region, above 90% by discounting the glass substrate, with a maximum that is located at higher wavelengths for thicker ITO.