[发明专利]一种真空沟道型光电阴极及其制备方法

权利要求书

1.一种真空沟道型光电阴极，包括衬底和形成在衬底上的阴极发射层，其特征在于，所述阴极发射层包括交替排列的第一半导体材料层和第二半导体材料层，以及形成在阴极发射层中的至少一个沟道，每一沟道靠近衬底一侧的面积小于阴极发射层表面的面积。

2.根据权利要求1所述的真空沟道型光电阴极，其特征在于，所述第一半导体材料和第二半导体材料选自SiO₂和Si、Al_xGa_1-xN和Al_yGa_1-yN、或者Al_xGa_1-xAs和Al_yGa_1-yAs，其中x的范围为0≤x＜1，y的范围为x＜y≤1。

3.根据权利要求1所述的真空沟道型光电阴极，其特征在于，所述阴极发射层包括交替排列的第一半导体材料层和第二半导体材料层的周期性结构，周期数T为2≤T≤20，优选地，所述第一半导体层和第二半导体材料层的厚度范围为5nm-3μm。

4.根据权利要求1所述的真空沟道型光电阴极，其特征在于，所述真空沟道型光电阴极进一步包括位于所述阴极发射层表面的表面半导体层，该表面半导体层由禁带宽度小于等于第一半导体材料和第二半导体材料中较小禁带宽度的半导体材料形成，优选地，所述表面半导体层的厚度小于500nm。

5.根据权利要求2所述的真空沟道型光电阴极，其特征在于，

所述第一半导体材料和第二半导体材料为SiO₂和Si，所述表面半导体层的材料为Si；

所述第一半导体材料和第二半导体材料为Al_xGa_1-xN和Al_yGa_1-yN，所述表面半导体层的材料为Al_xGa_1-xN；或者

所述第一半导体材料和第二半导体材料为Al_xGa_1-xAs和Al_yGa_1-yAs，所述表面半导体层的材料为Al_xGa_1-xAs。

6.根据权利要求1所述的真空沟道型光电阴极，其特征在于，该所述光电阴极进一步包括形成在衬底上的缓冲层。

7.根据权利要求1所述的真空沟道型光电阴极，其特征在于，所述沟道为倒锥形，该沟道在发射层表面的直径或边长为30nm-10μm。

8.根据权利要求1所述的真空沟道型光电阴极，其特征在于，

所述沟道的形状为V型凹槽，该沟道在发射层表面的宽度为30nm-10μm，长度大于30nm。

9.一种真空沟道型光电阴极的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

在衬底上形成周期性交替排列的第一半导体材料层和第二半导体材料层，得到阴极发射层；

在阴极发射层中形成沟道，所述沟道靠近衬底一侧的面积小于阴极发射层表面的面积；

所述第一半导体材料和第二半导体材料选自SiO₂和Si、Al_xGa_1-xN和Al_yGa_1-yN、或者Al_xGa_1-xAs和Al_yGa_1-yAs，其中x的范围为0≤x＜1，y的范围为x＜y≤1；

将阴极材料放入真空系统进行退火并激活。

10.根据权利要求9所述的真空沟道型光电阴极的制备方法，其特征在于，该方法进一步包括，在得到的阴极材料层的表面上进一步形成表面半导体层，该表面半导体层由禁带宽度小于等于第一半导体材料和第二半导体材料中较小禁带宽度的半导体材料形成。