高性能透射式GaAs光电阴极量子效率拟合与结构研究

为了探索高性能透射式GaAs光电阴极的特征结构,对光电阴极量子效率公式进行了光谱反射率与短波截止限的修正,并利用修正后的公式对ITT透射式GaAs光电阴极量子效率(≈43%)曲线进行了拟合,得到拟合相对误差小于5%时的结构参数为:窗口层Ga_1-xAl_xAs的厚度介于0.3-0.5 μm,Al组分x值为0.7,发射层GaAs的厚度介于1.1-1.4 μm.另外,根据拟合结果讨论了均匀掺杂透射式GaAs光电阴极的优化结构参数,如果光电阴极具有0.4 μm厚的Ga_1-xAl_xAs(x=0.7)窗口层和1.1-1.5 μm厚的GaAs发射层,则积分灵敏度可以达到2350 μA/lm以上. 关键词： 透射式GaAs光电阴极 量子效率 积分灵敏度 光学性能     

对三代微光管光谱响应的测试分析

利用自行研制的光谱响应测试仪对国产三代微光管进行了光谱响应测试,给出了三代微光管的光谱响应特性,利用曲线拟合方法估算了GaAs光电阴极材料的性能参数。结果显示该三代微光管的积分灵敏度约800μA/lm左右,所选GaAs材料的电子扩散长度为2.0μm,与1.6μm的阴极厚度相当,电子表面逸出几率为0.38,后界面复合速率为106cm/s。发现GaAs材料的扩散长度偏低,以及阴极的后界面复合速率太大是限制三代微光管光电发射性能进一步提高的重要原因。     

利用梯度掺杂获得高量子效率的GaAs光电阴极

获得高量子效率且稳定性良好的阴极一直是近年来发展GaAs光电阴极的重要方向。对晶面为(100),掺杂Be,厚度为1μm分子束外延生长的反射式GaAs发射层,设计了一种从体内到表面掺杂浓度由高到低分布的新型梯度掺杂结构。掺杂浓度的范围从1×1019cm-3到1×1018cm-3,并利用(Cs,O)激活技术制备了GaAs光电阴极。光谱响应测试曲线显示,与传统均匀掺杂的GaAs光电阴极相比,梯度掺杂的GaAs光电阴极的量子效率在整个波段都有提高,积分灵敏度可达1580μA/lm,且具有更好的稳定性。讨论了这种新型GaAs光电阴极获得更高量子效率的内在机理。该设计结构是现实可行的,且具有很大发展潜力,它为国内发展高性能GaAs光电阴极提供了一条重要途径。     

发射层厚度对反射式GaAs光电阴极性能的影响

通过求解扩散方程,推导了含有后界面复合速率的反射式GaAs光电阴极量子效率公式,并利用MBE在GaAs (100)衬底上外延生长了发射层厚度分别为1.6 μm、2.0 μm和2.6 μm,掺杂浓度为1×1019cm－3的三个反射式GaAs阴极样品,进行了激活实验.实验结果显示:随着发射层厚度的增加,阴极的长波量子效率和灵敏度都有所提高,而这种提高与阴极电子扩散长度的增长有关.同时,理论仿真研究发现,当后界面复合速率小于或等于105cm/s时,阴极发射层有一个最佳厚度,此时阴极灵敏度最高.后界面复合速率对阴极灵敏度在发射层厚度较小时影响较大,而随着厚度的增大阴极灵敏度最终趋于稳定.     

透射式GaAs光阴极的静电键合粘结

提出了用于GaAs光阴极粘结的静电键合方法.相比于传统的热粘结方法,该方法温度低（350℃）,时间短（5 min）,在空气中进行.所制得的GaAs光阴极在激活台内的峰值灵敏度为68.8 mA/W（峰值波长为830 nm）.以此制作的三代微光管的积分灵敏度为1 311 μA/lm,优于传统的热粘结工艺制作的微光管的灵敏度(～1 200 μA/lm).     

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     

透射式GaAs光电阴极研究

本文叙述了透射式GaAs光电阴极的原理和制作过程,详细地研究了透射式GaAs光阴极的激活工艺,获得了500μA/1m的积分灵敏度.     

指数掺杂GaAs光电阴极量子效率的理论计算

将GaAs光电阴极发射层掺杂浓度由体内到发射表面从高到低的进行指数掺杂，能在发射层形成一个恒定的内建电场，有利于光电子的逸出.在考虑内建电场的作用下，通过建立和求解少数载流子所遵循的一维连续性方程，得到了反射式和透射式指数掺杂阴极的量子效率公式，并利用这些公式对其量子效率进行了理论计算和仿真.计算结果显示发射层指数掺杂能较明显的提高阴极的量子效率，与均匀掺杂阴极相比，能使反射式阴极积分灵敏度提高约20%，透射式阴极提高30%以上.指数掺杂提高阴极量子效率的主要原因与内建电场有关，光电子在内建电场作用下以扩散加漂移的方式到达阴极表面，从而减小了后界面复合速率对阴极的影响，同时提高了阴极的等效电子扩散长度. 关键词： 指数掺杂 内建电场 能带结构 量子效率     

透射式指数掺杂GaAs光电阴极最佳厚度研究

通过研究指数掺杂GaAs光电阴极中光电子扩散漂移长度与均匀掺杂GaAs光电阴极中光电子扩散长度的差异,确定透射式指数掺杂GaAs光电阴极的最佳厚度范围为16—22 μm.利用量子效率公式对透射式指数掺杂GaAs光电阴极最佳厚度进行了仿真分析,发现厚度为20 μm时阴极积分灵敏度最大.外延生长阴极厚度分别为16和20 μm的两种透射式指数掺杂GaAs样品并进行了激活实验,测得样品的积分灵敏度分别为1228和1547 μA/lm,两者的比值为796%. 实验结果与仿真结果符合. 关键词： GaAs光电阴极 透射式 指数掺杂 厚度     

透射式蓝延伸GaAs光电阴极的光电发射特性研究

利用计算光学性能、量子效率和积分灵敏度的理论模型,分别研究比较了我国和ITT典型透射式蓝延伸GaAs光阴极的光电发射特性,包括阴极的光学性质和性能参数。结果表明我国的透射式蓝延伸光阴极积分灵敏度已经达到2 100μA.lm-1,但与ITT的2 750μA.lm-1相比还存在一定的差距。分析的主要原因是一方面是GaAlAs窗口层的厚度和Al组分大小对于短波响应,特别是对蓝延伸起着决定的作用;另一方面阴极性能参数电子扩散长度和后界面复合速率的大小对长波响应和短波响应也有着重要的影响,这些因素都受制于基础工业制造水平的落后。     

铟封前后透射式GaAs光电阴极光谱响应特性的测试与分析

利用自行研制的光谱响应测试仪工程化样机,对透射式GaAs光电阴极在高温激活结束、低温激活结束以及铟封成管后的光谱响应特性进行了测试。结果显示,铟封后阴极整个响应波段的光谱响应下降,长波响应受到最显著的影响,表现为800~815 nm之间长波响应大幅度衰减,截止波长和峰值波长向短波移动,峰值响应和积分灵敏度减小,最终的光谱响应曲线变得平坦。阴极参量的计算结果反映铟封后阴极的表面逸出几率降低,说明铟封引起阴极表面激活层发生变化,使得能量较低的长波段光生电子不容易逸出,阴极长波响应和灵敏度随之降低。进一步分析了铟封过程中影响阴极表面激活层的因素。     

砷化镓负电子亲合势光电阴极激活灵敏度在线检测与分析

模拟光电阴极灵敏度测试仪对GaAs阴极激活光源进行校准，并对透、反射阴极光电流比值对灵敏度的影响进行了讨论，实验结果证明，P^ 衬底和阴极组件激活灵敏度的差别主要来源于台外工艺质量的影响。     

A theoretical and experimental evaluation of III-nitride solar-blind UV photocathode

We have developed a superior solar-blind ultraviolet (UV) photocathode with an Al_xGa_1-xN photocathode (x ～ 0.45) in semi-transparent mode, and assessed spectra radiant sensitivity related to practical use. Before being grown over a basal plane sapphire substrate by low-pressure metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), a reasonable design was made to the photocathode epitaxy structure, focusing on the Al_xGa_1-xN: Mg active layer, then followed by a comprehensive analysis of the structural and optical characterization. The spectra radiant sensitivity is peaked of 41.395 mA/W at wavelength 257 nm and then decreases by about 3 to 4 decades at 400 nm demonstrating the ability of this photocathode for solar-blind application prospects.     

大动态双聚焦条纹变像管设计

为满足ICF实验中对X射线条纹相机大动态能力的需求,设计了一款大动态双聚焦X射线条纹变像管。其偏转灵敏度为39 mm/kV,静态空间分辨率在阴极中心处优于30 lp/mm,边缘优于10 lp/mm,时间分辨率在10 ps左右,阴极有效长度为30 mm,放大率为1.3,管子总长为425 mm。此款变像管主要通过提高电子飞行速度而缩短电子相互作用时间,从而达到降低空间电荷效应、提高动态范围的目的。最终设计的变像管轴上电势最高16.5 kV,最低5 kV,电子从阴极到达荧光屏的时间仅为6.62 ns。基于设计的变像管参数,对管子进行了加工制造,并进行了初步调试和测试,变像管具有最佳成像效果时各电极实际电压与设计电压几乎一样,放大率为1.35,偏转灵敏度为40 mm/kV,与设计值十分吻合。     

GaAs光电阴极稳定性的光谱响应测试与分析

利用光谱响应测试仪对激活后的反射式GaAs(Cs,O)光电阴极进行了稳定性测试,获得了阴极随时间变化的光谱响应曲线,并表征了阴极在衰减过程中的性能参数变化.结果表明:积分灵敏度和峰值响应随着时间不断下降,截止波长向短波推移,表面逸出几率的下降是阴极衰减的直接原因.不同波长下光谱响应的衰减速率并不相同,波长越长,衰减速率越大,因此激活台内阴极在灵敏度衰减的同时长波响应能力也在不断下降.     

透射式蓝延伸GaAs光电阴极光学结构对比

用金属有机物化学气相沉积法外延制备了一个透射式蓝延伸GaAs光电阴极,积分灵敏度达到1980 μA/lm,同时与美国ITT公司的一条蓝延伸阴极光谱响应曲线对比,分别对两者进行了光学结构拟合. 结果表明,国内阴极在Ga_1-xAl_xAs层厚度、Al组分、电子扩散长度和后界面复合速率上与国外 存在差距,这导致国内阴极的蓝延伸性能不及国外.国内蓝延伸阴极的表面电子逸出几率、发射层厚度与 国外阴极拟合结果一致,这使得两者长波响应性能差别远小于短波部分的差别.另外响应波段全谱的吸收率 小于国外阴极,导致国内透射式蓝延伸GaAs光电阴极光谱响应、积分灵敏度尚不及国外.     

超微弱生物发光图像中的统计检验

应用光电阴极探测灵敏度为０．５ｃｐｓ／ｍｍ＾２的超高灵敏度的光电成像系统，获得了绿豆芽和活体昆明鼠的超微弱生物发光图像，并用统计理论研究了极弱光强条件下光子图像的信号检测和问题，文中在信号和噪声均为泊松分布的条件下，分析了从光子噪声中检验是否有信号的判据以及影响到检验的５个因素对检验结论的影响，以此判据成功地检验到实验获得的昆明鼠发光光子图像中的信号。     

S-25与地NewS-25光阴极光谱响应特性的研究

本文研究了S-25与NewS-25光阴极的光谱响应特性.在850～1000nm范围光谱响应的提高主要归因于阴极层较厚,具有较大的阴极结构参量和截止波长.这既体现了NewS-25光阴极的优越性,也代这表了多碱阴极的发展方向.