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InP/InGaAsP/InGaAs场助近红外光电阴极理论建模和特性分析

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半导体技术 2024年第9期49卷 806-812,817页

作者：李想邓伟婷邓文娟彭新村周书民邹继军东华理工大学机械与电子工程学院南昌330013 东华理工大学核物理与核技术江西省重点实验室南昌330013

场助光电阴极可以有效提高长波阈值处的外量子效率,在近红外波段中有着较为广泛的应用。设计了pn结型n-InP/p-InGaAsP/p-InGaAs场助光电阴极,通过电流连续性方程建立其电子发射模型,在该模型基础上调整各层参数进行仿真,获得电子发射电... 详细信息

场助光电阴极可以有效提高长波阈值处的外量子效率,在近红外波段中有着较为广泛的应用。设计了pn结型n-InP/p-InGaAsP/p-InGaAs场助光电阴极,通过电流连续性方程建立其电子发射模型,在该模型基础上调整各层参数进行仿真,获得电子发射电流并计算外量子效率。分析外加电压、外延层掺杂浓度及厚度、基极电极宽度、发射面宽度及发射层材料等因素对外量子效率的影响,最终确定外量子效率达到峰值时各层最佳参数。结果表明:n型InP接触层、P型In_(0.7955)Ga_(0.2045)As_(0.45)P发射层和p型In_(0.53)_Ga_(0.47)As吸收层的最佳掺杂浓度分别为1×10^(19)、2×10^(18)和4×10^(17)cm^(-3),厚度分别为0.2μm、50nm和3μm;综合考虑仿真结果和工艺制备条件,基极电极宽度最佳范围为1~2μm,发射面宽度最佳范围为5~8μm。外加6V电压时,1.65μm波长处外量子效率理想峰值为41%。

关键词：光电阴极场助 InGaAsP 近红外外量子效率

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新型光电阴极的研究进展

真空 2024年第5期61卷 64-73页

作者：刘燕文尚新文陆玉新田宏赵恒邦中国科学院空天信息创新研究院北京100190 天津交通职业学院天津300110

为了满足高频率、小型化微波真空电子器件需求,寻找合适的阴极和激光系统,研究了一种新型锑铯光电阴极的制备方法。发射材料的蒸发源采用多孔钨海绵扩散阻挡层代替镍管加热技术,以控制发射材料的蒸发速率。为了增强阴极的吸附能力,提高... 详细信息

为了满足高频率、小型化微波真空电子器件需求,寻找合适的阴极和激光系统,研究了一种新型锑铯光电阴极的制备方法。发射材料的蒸发源采用多孔钨海绵扩散阻挡层代替镍管加热技术,以控制发射材料的蒸发速率。为了增强阴极的吸附能力,提高光的吸收率,通过纳米粒子薄膜和离子轰击技术对阴极基体表面进行了改性处理,研究了改性前后阴极表面结构、成分及其光电发射特性。结果表明:表面改性对阴极的量子效率具有很大的提升作用,分析认为阴极表面积的增大是发射性能提高的主要原因,光吸收率的增大也提高了阴极的量子效率。

关键词：光电阴极激光驱动多孔钨纳米粒子薄膜离子束表面改性量子效率

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反射式变掺杂负电子亲和势GaN光电阴极量子效率研究

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物理学报 2017年第6期66卷 306-312页

作者：乔建良徐源高有堂牛军常本康南阳理工学院电子与电气工程学院南阳473004 南京理工大学电子工程与光电技术学院南京210094

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... 详细信息

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.

关键词： GaN 光电阴极变掺杂量子效率

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真空沟道结构GaAs光电阴极电子发射特性

物理学报 2020年第10期69卷 244-250页

作者：郝广辉韩攀阳李兴辉李泽鹏高玉娟北京真空电子技术研究所微波电真空器件国家级重点实验室北京100015

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... 详细信息

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.

关键词：光电阴极电流密度真空沟道寿命

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离子束表面处理对光电阴极发射的影响

物理学报 2021年第21期70卷 356-363页

作者：王国建刘燕文李芬田宏朱虹李云赵恒邦王小霞张志强中国科学院空天信息创新研究院北京100190 中国科学院大学北京100049

为研制大电流密度光电阴极,提出了一种制备锑铯光电阴极的新方法,采用专门的离子轰击技术使无氧铜表面纹理化,提高其吸附性能和光的吸收率,从而相对于未经处理的无氧铜可以大幅提高光电发射的性能.研究了表面处理前后的无氧铜基体锑铯... 详细信息

为研制大电流密度光电阴极,提出了一种制备锑铯光电阴极的新方法,采用专门的离子轰击技术使无氧铜表面纹理化,提高其吸附性能和光的吸收率,从而相对于未经处理的无氧铜可以大幅提高光电发射的性能.研究了表面处理前后的无氧铜基体锑铯光电阴极的发射特性.利用扫描电子显微镜分析了其表面结构,处理后的无氧铜为表面无颗粒、坚固、结构均匀的全金属结构体,使用此工艺无需修改无氧铜加工、焊接或其他光电阴极常规制造工艺.实验中,获得的无氧铜基体处理前后的光电阴极稳定发射的最大的光电发射电流密度分别为60.5和146.0 m A/cm^2,计算出相应的量子效率分别为2.67×10^(–3)和1.71×10^(–2),可知量子效率提高了5.41倍.分析认为,表面改性后的光电阴极的量子效率提高的主要原因来自于光吸收率的提高以及发射表面积增大.

关键词：光电阴极离子束表面改性激光驱动量子效率

透射式GaAs(Cs,O)光电阴极稳定性的研究

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红外与毫米波学报 2001年第2期20卷 157-160页

作者：闫金良朱长纯向世明西安交通大学电信学院电子工程系陕西西安710049 西安应用光学研究所陕西西安710100

研究了光照强度和残余气体对阴极稳定性的影响 ,比较阴极在管壳内和激活室内的阴极稳定性 ,用俄歇谱仪分析激活的 Ga As光电阴极表面和灵敏度衰减到 0时的 Ga As光电阴极表面 .结果表明。

关键词：负电子亲和势残余气体稳定性光电阴极微光像增强器 CaAs(Cs,O) 光照强度俄歇谱仪

指数掺杂反射式GaAlAs和GaAs光电阴极比较研究

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物理学报 2013年第3期62卷 348-353页

作者：陈鑫龙赵静常本康徐源张益军金睦淳郝广辉南京理工大学电子工程与光电技术学院南京210094

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... 详细信息

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.

关键词：指数掺杂反射式光电阴极量子效率

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负电子亲和势GaN光电阴极铯吸附机理研究

光子学报 2016年第4期45卷 76-81页

作者：乔建良徐源高有堂牛军常本康南阳理工学院电子与电气工程学院河南南阳473004 南京理工大学电子工程与光电技术学院南京210094

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... 详细信息

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.

关键词：半导体材料负电子亲和势双偶极层模型 GaN 光电阴极光电流铯吸附

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

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物理学报 2011年第5期60卷 745-751页

作者：郭向阳常本康王晓晖张益军杨铭南京理工大学电子工程与光电技术学院南京210094

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6h和18h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300nm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GaA... 详细信息

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6h和18h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300nm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10h,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,GaN光电阴极的稳定性取决于激活后表面双偶极层的稳定性.

关键词：光学光电阴极量子效率稳定性