基于光電壓譜的GaAs光電陰極評估技術(shù)研究.pdf

1、為了更好的對GaAs光電陰極進行評價分析,本文提出利用光電壓譜對GaAs光電陰極材料性能進行評估測試,并和陰極材料激活后的量子效率曲線進行對比分析,構(gòu)建針對GaAs光電陰極激活前后的閉環(huán)評估體系,為GaAs光電陰極研究提供更豐富的測試評價手段。
　　 針對GaAs光電陰極材料特性,設(shè)計了基于金屬-絕緣層-半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)態(tài)光電壓譜測試系統(tǒng),并在材料清洗工藝、絕緣層材料選擇、光電壓池結(jié)構(gòu)設(shè)計和數(shù)據(jù)分析管理軟件等方面做了多項改進,整個

2、系統(tǒng)具有較高的信噪比和重復(fù)測量精度。
　　 在分析T.S.Moss和A.M.Goodman等研究者的單層厚尺寸半導(dǎo)體材料表面光電壓譜理論和借鑒J.Tou(s)ek等研究者的非接觸光電壓譜理論基礎(chǔ)上,研究了針對多層結(jié)構(gòu)GaAs光電陰極的光電壓譜擬合計算公式。利用研制的光電壓譜測試系統(tǒng)對GaAs發(fā)射層/GaAs襯底雙層陰極結(jié)構(gòu)材料、GaAlAs緩沖層/GaAs襯底層雙層結(jié)構(gòu)材料以及GaAs發(fā)射層/GaAlAs緩沖層/GaAs襯底層三

3、層結(jié)構(gòu)陰極材料的光電壓譜擬合計算公式進行分析和驗證,實現(xiàn)了對陰極材料電子擴散長度和后界面復(fù)合速率等關(guān)鍵參數(shù)的分析評價。
　　 在變摻雜光電陰極量子效率擬合理論的基礎(chǔ)上,針對變摻雜GaAs光電陰極結(jié)構(gòu),研究了變摻雜GaAs光電陰極的光電壓譜擬合計算公式。利用光電壓譜測試實現(xiàn)了對變摻雜陰極材料參數(shù)的分析評估,并實現(xiàn)了不同摻雜結(jié)構(gòu)陰極材料光電壓譜積分靈敏度的對比分析。同時利用光電壓譜和量子效率的對比分析,實現(xiàn)了對陰極材料激活后表面電子

4、逸出幾率曲線的準確擬合。
　　 利用表面電子逸出幾率曲線和表面勢壘層結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)特性,實現(xiàn)了利用光電壓譜和量子效率對表面勢壘層結(jié)構(gòu)參數(shù)的在線分析評價。通過推導(dǎo)光生載流子隧穿表面勢壘層的透射薛定諤方程,得到了表面電子逸出幾率和表面勢壘層的關(guān)聯(lián)矩陣方程。經(jīng)過對陰極材料高低溫激活過程中表面勢壘層變化的評估分析,并將評估結(jié)果和變角XPS分析結(jié)果進行對比驗證,證明該方法具有較高的測試準確性。
　　 利用光電壓譜測試和量子效率測試構(gòu)建