超高真空系统中GaAlAs光电阴极的重新铯化研究

为了探索在超高真空系统中使用稳定性和重复性好的光电阴极,开展了金属有机化学气相沉积生长的反射式GaAlAs和GaAs光电阴极的激活实验和重新铯化实验,测试了Cs/O激活后和重新补Cs后的光谱响应曲线和光电流衰减曲线.实验结果表明,在100 lx白光照射条件下,超高真空环境中的GaAlAs光电阴极在Cs/O激活后和重新补Cs激活后的光电流衰减寿命相比GaAs光电阴极更长,并且在多次补Cs激活后呈现较一致的蓝绿光响应能力和光电流衰减寿命,体现了GaAlAs光电阴极在真空系统中稳定性和可重复性使用方面具有的优越性,为海洋真空探测器件和真空电子源领域的研究提供了实验指导.     

负电子亲和势GaN光电阴极铯吸附机理研究

为了得到铯吸附与阴极电子亲和势变化之间的定量关系,利用NEA光电阴极激活评估实验系统对GaN光电阴极进行了铯激活.根据半导体光电发射理论和双偶极层模型,通过对电子亲和势随铯覆盖度变化的实验结果进行拟合运算,得到电子亲和势与铯覆盖度之间的函数关系式.分析了铯的吸附机理,得到激活过程中铯的吸附过程与GaN材料有效电子亲和势下降之间的关系.实验表明:负电子亲和势GaN光电阴极材料在铯激活时光电流随着铯覆盖度的增加而从本底值增为极大值,激活过程中GaN电子能量分布曲线低动能截止点的位置决定于铯的覆盖度.当铯的覆盖度从0、1/2、2/3到1个单层变化时,低动能截止点依次向左移动,当覆盖度从0增加到1个单层时,低动能截止点向左移动了约3eV的距离.研究表明,低动能截止点左移本质上是由于对电子逸出起促进作用的有效偶极子[GaN(Mg):Cs]数量的增多造成的,有效偶极子数量的增多带来了材料表面真空能级的下降.     

银氧铯光电阴极的长波光谱响应和固溶小胶粒

本文在文献[1,2]的基础上探讨了银氧铯阴极中固溶小胶粒对光电发射的贡献,推导出光电子能量分布和光电流密度、量子产额等公式,并进行了理论计算。理论曲线与实验曲线符合得比较好,从而肯定了这种阴极中的小银胶粒对长波光电发射的作用,并得出它的等效胶粒直径为31?左右。本文还讨论了银氧铯阴极的铯量处理、蒸银敏化和Fowler曲线等问题。 关键词：     

指数掺杂反射式GaAlAs和GaAs光电阴极比较研究

采用指数掺杂技术, 通过金属有机化学气相沉积法外延生长了反射式GaAlAs和GaAs光电阴极, GaAlAs发射层的Al组分设计为0.63. 在超高真空系统中分别对两种阴极进行激活实验, 得到激活后的光谱响应曲线. 利用指数掺杂反射式光电阴极量子效率公式对实验曲线进行拟合并分析了电子漂移扩散长度、后界面复合速率、表面电子逸出几率等性能参数对光电发射性能的影响. 结果表明, 与GaAs光电阴极相比, GaAlAs光电阴极的Al组分虽然在一定程度上不利于光电发射, 但是解决了GaAs光电阴极由于响应波段宽而不能很好地用于窄波段可见光探测领域的问题, 制备出只对蓝绿光响应的反射式GaAlAs光电阴极.     

GaAs光电阴极制备工艺中表面污染的微区分析

基于超高真空光电阴极制备与表面分析互联装置开展了反射式GaAs光电阴极激活实验,并利用扫描聚焦X射线光电子能谱对化学清洗后及Cs/O激活后的阴极表面进行了微区分析.通过X射线激发样品产生二次电子图像定位需要分析的微小区域,更加准确地检测了阴极表面存在的杂质.检测发现化学清洗后的GaAs阴极样品会受到金属压片的二次污染,出现钠、铯污染.表面分析和激活实验表明,高温加热和激活并不能去除钠污染,且此污染会影响表面砷的脱附,阻碍激活过程中Cs、O的吸附,降低阴极的光电发射性能.采用扫描聚焦X射线成像技术对阴极表面进行微区选点分析,有助于更加准确地分析阴极激活前后的表面成分变化.     

真空沟道结构GaAs光电阴极电子发射特性

光电阴极的发射电流密度和寿命限制了其在功率器件和大科学装置中的应用.本文结合光电阴极和场发射阴极电子发射理论,设计了大电流密度的真空沟道结构光电阴极组件,并使用覆膜和刻蚀技术制备了以GaAs衬底为阴极材料的光电阴极组件.光电阴极组件电子发射特性测试结果显示,常温状态下随入射光功率增加,阴极发射电流增加幅度逐步增大.光功率为5 W时,发射电流达到26.12 mA,电流密度达到5.33 A/cm~2.随光电阴极组件工作温度增加,阴极材料内的载流子浓度也会相应地增加,提高了负极对阴极材料内发射电子的补充效率,增强了阴极组件的电子发射能力.当光电阴极组件为400℃时,其发射电流可达到89.69 mA.由于阴极表面不存在激活原子,在光电阴极组件连续144 h的寿命试验中,阴极的发射电流为4.5±0.3 mA,阴极发射性能并未出现明显衰减.真空沟道是光电阴极组件电子发射的主要区域,通过改善真空沟道结构参数可以直接调整阴极组件发射电子束的形状,增强大电流密度光电阴极在真空电子器件和设备中的适用性.     

GaN紫外光阴极材料的高低温两步制备实验研究

GaN紫外光阴极是一种表面具有负电子亲和势(NEA)状态的光电发射材料,具有电子发射效率高、暗发射小、稳定性好等众多优点,是近年来得到迅速发展的一种新型高性能紫外探测材料。采用超高真空原子吸附工艺,对金属有机物化学汽相沉积(MOCVD)外延的p型GaN表面依次进行了高温净化、Cs/O激活、低温净化和Cs/O激活的高低温两步光阴极制备实验。实验结果表明,高温净化后的Cs/O激活可制备出量子效率约为20%的GaN紫外光阴极材料,第二步低温净化后GaN表面仍具有光电发射能力,经过Cs/O激活后可将阴极光电流恢复到接近高温激活结束后的水平,说明GaN阴极材料的制备只需单步高温激活完成。通过比较GaN与GaAs光阴极材料的高低温制备效果差异,对GaN光阴极制备工艺的机理进行了探讨。     

新型注铯镁金属光阴极的实验研究

报道了用于激光驱动高亮度注入器的新型光阴极的实验研究.用铯离子注入的方法得到了在镁基底上的掺铯合金光阴极,研究了注入、溅射及光电发射的机制和参数.用此阴极得到了比纯金属镁阴极高约一个量级的量子效率和绿光下的单光子发射效应,为用于强流短脉冲电子束的光阴极研究提供了新的途径. 关键词：     

GaAs光电阴极微光象管

封接在透明窗上的GaAs光电阴极,这一新的改进,对微光象管很有吸引力(图1)。为了制造这种类型的管子,必需具备超高真空传递装置(图2),因为只有在严格规定超高真空条件下,GaAs表面才被完全净化,并且由Cs和O_2的表面吸附产生负电子亲和势时,CaAs光电阴极才能获很高逸出几率。通过加热上述材料使半导体表面净化;其加热的最高温度受GaAs光电阴极表面的分解     

玻璃衬底NEA GaAs透射式光电阴极的XPS定量表面化学分析和瞬态响应时间的直接测量

在一个商业超高真空装置中,对以玻璃为衬底并附有 Ga_xAl_1As 过渡层的半透明 GaAs 膜进行激活,获得了负电子亲和势(NEA)特性。在激活前后对光电阴极进行了定量表面分析,结果表明:Cs-O 表面层的化学计量是准确的 Cs_2O,其厚度约为1.3nm。通过测量阴极的光电子能带分布(EDC),首次证实了在负电子亲和势工作状态下,整个光电灵敏区域中热化电子的分布都很窄,并且几乎与波长无关。使用一架专用的超高真空可拆卸同步条纹相机测量了一些 NEA 阴极的响应时间,其典型值约8Ps。在中等瞬时分辩率的条纹相机中可考虑使用 GaAs NEA 光电阴极。这种相机工作于技术领域中重要的1.3～1.55μm 光谱波段。     

GaAs光电阴极制备工艺的俄歇分析

我们在一台制作第三代象增强器的超高真空系统中安装了俄歇(Auger)能谱仪,以其对GaAs光电阴极的制备过程进行在线监测分析,其中包括选择性腐蚀过程的俄歇观测,阴极激活前清洁措施的效果评价和Cs-O激活过程中As/Ga俄歇信号比对光电灵敏度的影响,Cs源纯度的分析及对光电发射的影响。根据分析结果,激活出了1000μA/lm的反射式光电阴极和500μA/lm的透射式光电阴极。     

应用光学—光学系统设计指南

第十六章光电探测器及热探测器(续) 16.2 光电管 16.2.1 光电阴极和真空光电二极管 16.2.1 阴极材料为了获得有用的光电发射阴极,当然要求逸出功(功函数)相当低,清洁的金属表面是较差的光电发射体。然而当在银或钨这类基底上吸附有碱金属离子的单分子层时,就会获得好得多的响应,这大概是因为在金属表面上形成双电层的缘故。与这种双电层     

S-1光电阴极研究的新进展

本文评述了S-1阴极的结构模型,超微粒子结构和多光子光电发射等问题。一、前言银氧铯(S-1)光电阴极发明至今已经半个多世纪了,人们对它的结构和发射机理进行了长期的大量的研究工作,但一直没有搞清楚,成为科学上的一个谜。多碱阴极和     

三代像增强器透射式GaAs阴极光电发射稳定性研究

为了解决三代像增强器管内阴极灵敏度下降问题,用质谱计对激活工艺过程进行质量检测,并确定了激活工艺参数,通过对阴极原子级洁净表面获得和激活铯、氧提纯工艺参数优化研究,对制备的透射式GaAs阴极光电发射稳定性进行在线试验,结果表明:在10-9 Pa真空环境中,优化工艺激活的光电阴灵敏度(1 500 A/lm)稳定,而且500 h不下降,铟封到管内的阴极灵敏度下降与真空度降低和有害气体污染有关。     

光学共振增强的表面铯激活银纳米结构光阴极

金属光阴极因其超短脉冲发射和运行寿命长的特性从而具有重要应用价值,但是较高的功函数和较强的电子散射使其需要采用高能量紫外光子激发且光电发射量子效率极低.本文利用Mie散射共振效应增强银纳米颗粒中的局域光学态密度,提升光吸收率和电子的输运效率,并利用激活层降低银的功函数,从而增强光阴极在可见光区的量子效率.采用时域有限差分方法分析银纳米球阵列的光学共振特性,采用磁控溅射和退火工艺在银/氧化锡铟复合衬底上制备银纳米球,紧接着在其表面沉积制备铯激活层,最后在高真空腔体中测试光电发射量子效率.实验结果表明平均粒径150 nm的银纳米球光阴极在425 nm波长的量子效率超过0.35%,为相同激活条件下银薄膜光阴极的12倍,峰值波长与理论计算的Mie共振波长相符合.     

InGaAs光电阴极制备工艺中的原位光电子能谱

为了探索InGaAs光电阴极高温净化工艺的最佳加热温度点,利用超高真空光电阴极制备与表征互联装置开展了不同加热温度点下的高温净化实验和表面铯/氧(Cs/O)激活实验。通过扫描聚焦X射线光电子能谱对化学清洗后、高温净化后以及表面激活后的InGaAs样品表面进行原位分析,检测不同温度点下表面杂质的脱附程度和化学元素组成变化。结果表明,样品表面的碳污染物和氧化物在625℃时都被完全去除,获得原子级清洁表面,但此时In元素会出现挥发现象,导致材料表面In含量降低,会使InGaAs材料的红外响应特性不明显,因此600℃被认为是最佳加热温度。结合原位紫外光电子能谱发现二次电子截止边随着温度的升高不断向高结合能的位置偏移,这表明高温净化能有效降低表面功函数值,而Cs/O激活能进一步降低表面功函数值,获得负电子亲和势,提高InGaAs光电阴极的近红外光电发射性能。     

大面积热阴极系统设计及初步实验结果

建立了能满足大面积热阴极系统需要的2MeV热阴极实验平台,并配合研制了直径为100ram的B型储备式热阴极.在二极管电压为1.8MV、脉宽90ns(FWHM)、阴极工作温度为1350.C情况下,利用法拉第筒获得了1000A的发射电流,发射电流密度约12A/cm2.实验结果表明,利用大面极热阴极获得高亮度强流电子束在工程上是可以实现的.实验结果也表明,阴极发射能力强烈依靠于二极管真空和阴极工作温度.     

铯原子D2线调制转移光谱及其在激光器锁频中的应用

在铯原子气室磁光阱(VC-MOT)及超高真空磁光阱(UHV-MOT)实验中,需要将冷却和俘获激光负失谐锁定于铯原子D2线的62S1/2F=4→62P3/2F′=5超精细跃迁线处.     

NEA GaN光电阴极表面模型研究

针对目前NEAGaN光电阴极研究中Cs激活或Cs/O激活后表面状态的形成过程还不清楚的问题,围绕NEAGaN光电阴极的光电发射机理,结合GaN光电阴极激活过程中出现的现象及成功激活的最终效果,给出了GaN光电阴极铯氧激活后的表面模型[GaN(Mg):Cs]:O-Cs。利用该模型可很好地解释单独用Cs激活时约-1.0eV的有效电子亲和势和Cs/O共同激活时-1.2eV的有效电子亲和势的成因,也较好地解释了表面吸附原子的组合形式,即Cs/O激活后激活层的化学结构由Cs2O2和CsO2构成。     

多晶磷化镓次级发射体──GaP:Cs

一、引 言在无油超高真空中,用钯激活P型重掺杂的磷化镓(GaP)晶体,形成的负电子亲和势发射体GaP:Cs是一种优良的次级电子发射体它的次级电子发射系数高,而且随一次电子能量的增加而上升.当一次电子能量为600eV时,多晶CaP:Cs的次级电子发射系数已达30,国外报道是20—50.普通合金