1、博士學(xué)位論文反射式NEAGaN光電陰極激活與評(píng)估研究作者:喬建良指導(dǎo)教師:常本康教授南京理工大學(xué)2010年6月博1論文反射式NEAGaN光電陰極激活與評(píng)估研究摘要負(fù)電子親和勢(shì)(NEA)GaN光電陰極具有靈敏度高、暗發(fā)射小、發(fā)射電子能量分布集中等優(yōu)點(diǎn)，是非常理想的新型紫外光電陰極。針對(duì)目前NEAGaN光電陰極的基礎(chǔ)理論、制備方法與評(píng)估手段研究的不足，圍繞反射式GaN光電陰極的光電發(fā)射機(jī)理、凈化方法、激活工藝、光譜響應(yīng)測(cè)試以及陰極的穩(wěn)定性能

2、等方面開展研究。根據(jù)W:ESPicer提出的光電發(fā)射的“三步模型”，詳細(xì)分析了NEAGaN光電陰極從光電子的激發(fā)、體內(nèi)到表面的輸運(yùn)到穿越表面勢(shì)壘逸出到真空的全過程，導(dǎo)出了光電子隧穿陰極表面勢(shì)壘的透射系數(shù)。通過求解非平衡載流子的擴(kuò)散方程導(dǎo)出了反射式NEAGaN光電陰極的量子效率公式。結(jié)合陰極的激活過程及充分激活后的NEA特性，給出了NEAGaN光電陰極艷(CS)氧(O)激活后的表面模型【GaN(Mg):Cs]:O一Cs。利用NEA光電陰極

3、激活系統(tǒng)和XPS表面分析系統(tǒng)研究了GaN光電陰極的凈化方法，給出了具體的化學(xué)清洗和加熱凈化工藝。經(jīng)過有效化學(xué)清洗后，超高真空中GaN樣品在700oC下加熱20分鐘，可以有效去除陰極表面的氧化物以及C雜質(zhì)，獲得較為理想的原子級(jí)清潔表面。利用自行研制的光電陰極激活評(píng)估實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，給出了反射式GaN光電陰極CS激活及CsO激活的光電流曲線。針對(duì)GaN光電陰極NEA特性的成因，結(jié)合激活過程中光電流變化規(guī)律和成功激活后陰極表面模型，研究了NEAGa

4、N光電陰極激活機(jī)理，得到了陰極激活時(shí)光電流的變化規(guī)律和激活過程中電子親和勢(shì)的變化之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)表明:GaN光電陰極在單獨(dú)導(dǎo)入CS激活時(shí)就可獲得明顯的NEA特性，CsO激活時(shí)引入o后光電流的增長幅度不大。用雙偶極層模型[GaN(Mg):Csl:O一cs較好地解釋了激活成功后GaN光電陰極NEA特性的成因。利用自行研制的紫外光譜響應(yīng)測(cè)試儀器，測(cè)試了成功激活的反射式GaN光電陰極的光譜響應(yīng)，給出了230nm一400nm波段內(nèi)反射式NEAGa

5、N光電陰極量子效率曲線。在230lun處得到了反射式GaN光電陰極高達(dá)37.40%的量子效率，230rln和400nln之間的銳截止比率超過2個(gè)數(shù)量級(jí)。結(jié)合國外對(duì)GaN光電陰極量子效率的研究結(jié)果，綜合分析了影響量子效率的因素，得到了量子效率與入射光波長、陰極材料特性以及陰極制備水平之間的關(guān)系。以反射式NEAGaN光電陰極激活的光電流曲線和充分激活后的量子效率曲線為依據(jù)，針對(duì)陰極量子效率的衰減以及不同波段對(duì)應(yīng)量子效率衰減速度的不同，論述了