GaAs光電陰極理論及其表征技術(shù)研究.pdf

1、負(fù)電子親和勢GaAs光電陰極經(jīng)過40多年的長足發(fā)展之后，已經(jīng)在陰極理論、工藝、模型與表征技術(shù)等方面取得了顯著的成績，GaAs光電陰極也因而在微光像增強器和真空電子源等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但GaAs光電陰極的光電發(fā)射理論還不夠完善，測試與表征手段還比較單一，這些成為了制約其進一步發(fā)展的障礙，同時，應(yīng)用領(lǐng)域的拓展也對陰極量子效率和穩(wěn)定性提出了更高的要求。在此背景下，本文圍繞陰極電子輸運與量子效率理論、表征評估技術(shù)、陰極制備工藝及機理、陰極

2、穩(wěn)定性和變摻雜GaAs光電陰極理論與實驗等方面開展了系統(tǒng)性的研究工作。 基于Spicer光電發(fā)射“三步模型”，對GaAs光電陰極光電發(fā)射理論進行了深入研究。通過求解薛定諤方程，得到了電子逸出幾率表達式，并計算了陰極的電子能量分布。在綜合考慮多種影響因素的基礎(chǔ)上，提出了新的反射式陰極量子效率公式，利用該公式的擬合結(jié)果可對陰極表面勢壘和陰極性能參數(shù)進行表征。 設(shè)計并完善了GaAs光電陰極測控與表征系統(tǒng)，其中重點設(shè)計并研制了G

3、aAs光電陰極多信息量測控系統(tǒng)。該系統(tǒng)可在線測試光電流、光譜響應(yīng)、銫源或氧源電流和真空度等信息。基于這些測試的信息，完善了陰極制備監(jiān)控技術(shù)，發(fā)展了陰極性能原位表征技術(shù)。 利用GaAs光電陰極多信息量表征技術(shù)，研究了GaAs光電陰極制備工藝及其機理。利用XPS分析了基片和MBE外延片的化學(xué)清洗和加熱處理效果，開發(fā)了基于真空度變化的陰極表面熱處理效果表征方法。研究了Cs/O流量比對陰極激活結(jié)果的影響，揭示了光電流的變化規(guī)律。

4、 全面測試并分析了光照強度、光電流、銫氣氛等對真空系統(tǒng)中陰極穩(wěn)定性的影響?；陔s質(zhì)氣體在陰極表面的吸附，理論推導(dǎo)并得到了陰極壽命與真空度的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)了反射式陰極衰減過程中量子效率曲線的變化，研究了這種變化與陰極表面勢壘形狀之間的關(guān)系，并結(jié)合陰極衰減過程中的變角XPS分析結(jié)果，說明了表面勢壘的變化過程，并揭示了GaAs光電陰極的穩(wěn)定性機理。 為了獲得更高量子效率的陰極，我們開展了變摻雜GaAs光電陰極理論與實驗研究。通過求解內(nèi)建電