NEA GaN光电阴极量子产额研究

围绕NEA GaN光电阴极光电发射过程的光谱响应理论,研究了其量子产额问题。分别给出了反射模式和透射模式NEA GaN光电阴极的量子产额计算公式,分析了影响量子产额的因素。分析了国外制备的反射模式和透射模式NEA GaN光电阴极的量子产额曲线。结果表明,目前制备的NEA GaN光电阴极已具有高达30%的量子效率和良好的发射性能。相同条件下,反射模式比透射模式的量子效率要高,而且反射模式不像透射模式那样存在短波限制。     

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.     

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     

X射线光电发射材料

分析Ｘ射线光电效应的特点,讨论俄歇电子和二次发射电子的产生机理。从“自由原子”模型出发,在理论上探讨Ｘ射线光电发射的原理,建立Ｘ射线光电发射的初步理论模型,讨论影响Ｘ躬一光电发射量子产额的几个特性参数,并对两上国际上常用的绝缘材料进行了计算,在此基础上提出了具有较高量子产额的全新硬Ｘ射线光电阴极模型。     

研究锑化碱光电阴极的光学方法

对S型光电阴极的一些物理性能,许多实验室已进行过多年的研究。在这些研究中,光学方法是很重要的。事实上,用某种光测法可研究蒸镀在实际管子内部的锑化碱光电阴极,例如,在蒸镀过程中测量膜层的光学反射率和(或)透射率。已经证明,光学反射率能给出在生长过程中的光电阴极的某些物理参数: (i)能连续测量光电阴极的厚度,从而控制膜层的生长速度; (ii)同时,还可获得某些组分的情况。能用来分析两组混合物(如SbNa_3和SbNa_2K)以及     

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。     

大梯度指数掺杂透射式GaAs光电阴极响应特性的理论分析

讨论了一种具有超快时间响应特性的新光电阴极, 即大梯度指数掺杂透射式GaAs 负电子亲和势 (NEA) 光电阴极, 模拟了它的量子效率、时间分辨和空间分辨能力等特性. 理论分析结果表明, 由于大梯度指数掺杂设计方式, 在吸收层内形成较大的内建电场, 因此光生电子在GaAsNEA阴极内的渡越时间大大缩短, 当GaAs吸收层厚度～0.9 μm时, 其响应时间达到～ 10 ps, 说明这种新NEA阴极具有远优于传统均匀掺杂NEA阴极的超快响应特性. 同时在整个光谱响应范围内, 量子效率达到约10%-20%, 空间分辨力显著高于以往的计算结果. 分析结果表明,在保证较高的量子效率条件下, 这种新阴极能够突破常规GaAsNEA阴极的时间分辨率极限, 提高GaAsNEA阴极本身的分辨力, 有望用于超快摄影、电子加速器和自由电子激光器的电子源等领域, 进一步扩展NEA光电阴极的应用范围.     

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。     

S1光电阴极表面等离子激元-单电子激发对光电发射的作用

本文将表面等离子激光衰减-单电子激发光电发射理论应用于Ag-O-Cs光电阴极的发射机理的研究,对其发射机理提出了一个新的观点,即认为Ag-O-Cs光电阴极量子产额在800.0nm附近的峰值是由Cs₁₁O₃表面等离子激发所产生,并用这个观点解释了一些实验现象。     

用积分法推导ENA光电阴极的量子产额

以“三步发射模型”为基础,采用积分的方法推导出反射式笔爱射式负电子亲和势（ＮＥＡ）光电阴极的量子产额表达式,工阴极的表达式和传统的求解扩散方程得出的表达式完全相同;而根据透射式阴极的表达式绘出的量子产额理论曲线,和求解扩散方程绘出的曲线基本重合,与实验曲线也符合得很好。     

均匀掺杂和梯度掺杂结构GaN光电阴极性能对比研究

高温退火与Cs/O激活是形成负电子亲和势GaN光电阴极的外来诱因,GaN材料本身性能是影响阴极形成的内在因素.针对均匀掺杂和梯度掺杂GaN光电阴极在结构上的不同,结合阴极在激活过程中光电流的变化规律和激活后的量子产额,分析了均匀掺杂和梯度掺杂负电子亲和势GaN光电阴极性能的异同.实验表明,与均匀掺杂结构阴极相比,梯度掺...     

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。     

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     

用积分法推导NEA光电阴极的量子产额

以“三步发射模型”为基础, 采用积分的方法推导出反射式和透射式负电子亲和势（ Ｎ Ｅ Ａ）光电阴极的量子产额表达式, 其中反射式阴极的表达式和传统的求解扩散方程得出的表达式完全相同, 而根据透射式阴极的表达式绘出的量子产额理论曲线, 和求解扩散方程绘出的曲线基本重合, 与实验曲线也符合得很好。     

超二代微光像增强器多碱光电阴极膜厚测量研究

介绍了多碱光电阴极的光学性能和光谱反射率特性,测量了多碱阴极的光谱反射率曲线.该曲线与普通光学膜层光谱反射率曲线相比,形状较不规则,原因是多碱阴极膜层存在光吸收.光谱反射率曲线上的干涉峰是入射光在玻璃与阴极膜层界面反射和在阴极膜层与真空的界面反射的两束光发生干涉的结果.根据干涉的原理,如果阴极膜层所反射的两束光的光程差为二分之一波长的偶倍数时,光谱反射将出现干涉加强峰;如果阴极膜层所反射的两束光的光程差为二分之一波长的奇倍数时,光谱反射将出现干涉减弱峰.根据超二代像增强器光谱反射干涉峰对应的波长,可以计算出其阴极膜层的厚度约为191 nm,比二代像增强器阴极膜层的厚度增加了38％.多碱阴极膜层厚度是影响多碱阴极灵敏度的一个关键参量,仅仅靠人眼观察阴极膜层颜色的方法不准确.实践证明,利用光谱反射的方法来计算阴极膜层厚度的方法简单有效.如果在多碱阴极的制作过程中进行光谱反射率的监控,那么将可以精确控制阴极膜层的厚度,对多碱阴极的研究将会更加深入,多碱阴极的灵敏度也将会得到进一步的提升.     

基于1.06μm波长的谐振腔型石墨烯光电探测器的信噪比分析

雪崩光电二极管由于具有高增益特性而广泛应用于激光测距机中,但由于在电流倍增过程中引入的高附加噪声,使激光测距机进一步提高信噪比遇到了瓶颈。石墨烯具有高电子迁移率、零带隙结构、独特光吸收系数等特性使其广泛应用于激光器、光调制器、透明电极以及超快光电探测器。该研究提出了一种高信噪比的谐振腔型石墨烯光电探测器的设计方法。以波长为1.06μm的激光为例,采用光学传输矩阵法和散射矩阵法,研究了光波在谐振腔传输和吸收层吸收的机理,建立了谐振腔型光电探测器的光吸收模型,通过优化,器件最终量子效率达到91.2%,响应度达到0.778A·W~(-1),半高全宽达到6nm;分析石墨烯在谐振腔中的位置对器件吸收率的影响,发现在满足谐振条件下,器件吸收率随石墨烯位置呈现周期性变化,腔长的改变不改变吸收率峰值,而是改变了吸收率峰值对应的石墨烯在谐振腔中的位置,当腔长是入射光半波长的n倍时,随着石墨烯位置变化,将出现2n个吸收率峰值,且关于谐振腔中心点对称分布;选择石墨烯距顶层反射镜0.402 8μm时,器件吸收率达到94%,相比单层石墨烯,吸收率提高了16dB;通过对比求解谐振腔型石墨烯光电探测器和雪崩光电二极管信噪比方程,得出谐振腔型石墨烯光电探测器信噪比可达到90.3,较雪崩光电二极管提高了10dB;理论分析表明,谐振腔型石墨烯光电探测器具有高吸收率、高量子效率和高信噪比,研究成果将对激光测距机接收系统中光电探测器的更新设计和应用提供理论参考。     

S1光电阴极表面等离子激元－单电子激发对光电发射的作用

本文将表面等离子激光衰减－单电子激发光电发射理论应用于Ａｇ一Ｏ－Ｃｓ光电阴极的发射机理的研究，对其发射机理提出了一个新的观点，即认为Ａｇ－Ｏ－Ｃｓ光电阴极量子产额在８００．０ｎｍ附近的峰值是由Ｃｓ＿（１１）Ｏ＿３表面等离子激发所产生，并用这个观，久解释了一些实验现象     

原子系统中基于关联相位涨落的量子干涉调控

提出了一种利用原子系统的关联相位涨落调控量子干涉的方法。原子之间的碰撞以及原子与外界热库的耦合会导致原子能级产生随机的相位涨落。研究了不同能级的相位涨落的强度和他们之间的关联对原子相干性和量子干涉的影响。结果表明,正关联相位涨落可以增强相消量子干涉(探针光的吸收减弱),而反关联相位涨落可以增强相长量子干涉(吸收增强)。在特定条件下量子干涉消失,原子对探针光的响应由Autler-Townes分裂决定。最后,研究了耦合光Rabi频率对量子干涉的影响。当耦合光较弱时,可以利用原子能级的关联相位涨落有效地调控量子干涉;当耦合光很强时,量子干涉非常弱,可以被忽略。     

量子光通信中偏振光空间姿态传递

通过设计正交偏振光信标器,实现了空间信标姿态的单光路传递,为星地量子光链路的建立提供了条件.通过分析光学器件,尤其是镀膜器件中偏振信标光的传递特性,仿真分析不同入射角、旋转角条件下,出射信标光的偏振模式.分析了由光学器件引入的位相差和不同反射率、透射率对偏振模式的影响.利用琼斯矩阵推导了马吕斯定律在椭圆偏振光入射时的表达形式,建立起测量椭圆偏振光主偏振方位角模型.利用光电位置传感器接收正交信标光,结合光电位置传感器的光点位置检测能力解耦信标光的俯仰角和方位角,利用光电位置传感器的光强探测能力解耦信标光的偏振基矢角,实现了单器件三维信标姿态测量.实验表明,所述系统具有完成信标光三维姿态检测的能力,可用于星地量子光通信、空间信标姿态检测.     

场助InP/InGaAsP半导体光电阴极量子效率的理论计算

本文对决定场助InP/InGaAsP半导体光电阴极量子效率的诸因素进行了详细分析。基于电流连续性方程和量子力学的隧道效应,对阴极吸收层中的电子传输、发射层中的电子转移以及表面电子逸出几率等过程进行了定量计算,得到了在不同场助偏压时,波长与量子效率的关系曲线。计算结果表明,在场助偏压的作用下,可将半导体阴极在0.9—1.25μm范围的量子效率提高两个数量级以上。本文的计算结果对场助半导体阴极的结构设计及工作条件的优化具有一定的帮助。