基于光電壓譜的GaAs光電陰極評(píng)估技術(shù)研究.pdf

1、為了更好的對(duì)GaAs光電陰極進(jìn)行評(píng)價(jià)分析,本文提出利用光電壓譜對(duì)GaAs光電陰極材料性能進(jìn)行評(píng)估測(cè)試,并和陰極材料激活后的量子效率曲線(xiàn)進(jìn)行對(duì)比分析,構(gòu)建針對(duì)GaAs光電陰極激活前后的閉環(huán)評(píng)估體系,為GaAs光電陰極研究提供更豐富的測(cè)試評(píng)價(jià)手段。
　　 針對(duì)GaAs光電陰極材料特性,設(shè)計(jì)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(cè)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(jì)和數(shù)據(jù)分析管理軟件等方面做了多項(xiàng)改進(jìn),整個(gè)

2、系統(tǒng)具有較高的信噪比和重復(fù)測(cè)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(duì)多層結(jié)構(gòu)GaAs光電陰極的光電壓譜擬合計(jì)算公式。利用研制的光電壓譜測(cè)試系統(tǒng)對(duì)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(jì)算公式進(jìn)行分析和驗(yàn)證,實(shí)現(xiàn)了對(duì)陰極材料電子擴(kuò)散長(zhǎng)度和后界面復(fù)合速率等關(guān)鍵參數(shù)的分析評(píng)價(jià)。
　　 在變摻雜光電陰極量子效率擬合理論的基礎(chǔ)上,針對(duì)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(jì)算公式。利用光電壓譜測(cè)試實(shí)現(xiàn)了對(duì)變摻雜陰極材料參數(shù)的分析評(píng)估,并實(shí)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(duì)比分析。同時(shí)利用光電壓譜和量子效率的對(duì)比分析,實(shí)現(xiàn)了對(duì)陰極材料激活后表面電子

4、逸出幾率曲線(xiàn)的準(zhǔn)確擬合。
　　 利用表面電子逸出幾率曲線(xiàn)和表面勢(shì)壘層結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)特性,實(shí)現(xiàn)了利用光電壓譜和量子效率對(duì)表面勢(shì)壘層結(jié)構(gòu)參數(shù)的在線(xiàn)分析評(píng)價(jià)。通過(guò)推導(dǎo)光生載流子隧穿表面勢(shì)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(shì)壘層的關(guān)聯(lián)矩陣方程。經(jīng)過(guò)對(duì)陰極材料高低溫激活過(guò)程中表面勢(shì)壘層變化的評(píng)估分析,并將評(píng)估結(jié)果和變角XPS分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證,證明該方法具有較高的測(cè)試準(zhǔn)確性。
　　 利用光電壓譜測(cè)試和量子效率測(cè)試構(gòu)建