[发明专利]一种提高砷化镓光电阴极发射性能的激活方法

说明书

本发明公开了一种提高砷化镓光电阴极发射性能的激活方法，包括步骤1在超高真空系统中对具有原子级清洁表面的GaAs光电阴极进行高温加热；2超高真空系统温度降至室温后开启铯源量子效率逐渐增长直至到达首个铯峰；保持铯源开启当量子效率保持稳定或下降至首个铯峰的80%~85%时，打开氟源，同时铯源保持开启，量子效率再次开始上升，直到达到第二个峰值；关闭氟源，量子效率开始下降，当量子效率到达谷底时，关闭铯源，量子效率会转而上升到第3个峰值，然后保持比较好的稳定性；3再次将GaAs光电阴极放入超高真空系统中进行加热处理，并重复步骤2后，结束激活过程。本发明可以得到量子效率高、稳定性更好的GaAs光电阴极。

技术领域

本发明属于半导体光电发射材料制备技术领域，具体涉及一种提高砷化镓光电阴极发射性能的激活方法。

背景技术

GaAs光电阴极具有量子效率高、光谱响应范围款、成像效果好、响应速度快等诸多优点，因此在微光夜视成像器件和自旋极化电子源以及半导体敏感器件等领域有广阔的应用前景。在光电阴极的研究过程中，人们一直致力于研究量子效率及稳定性的提高方法和技术。例如采用渐变带隙或者DBR结构以提高光电阴内部的光吸收能力和电子输运能力，从而提高光电阴极的发射效率；再比如采用固态氧源激活替代气态氧源激活，更有利于精准控制激活过程中的氧流量，从而提高光电阴极的发射效率和稳定性。

制备量子效率高且稳定性好的GaAs光电阴极，一直是目前光电阴极应用的研究热点。然而阴极量子效率随时间的衰减仍是实用化过程中所面临的一个技术难题。现有技术申请号为：2016101685912 发明名称为：一种提高砷化镓光电阴极稳定性的激活方法，公开了一种提高砷化镓光电阴极稳定性的激活方法，是目前国内常用的激活方法，在超高真空环境下，通过在洁净的GaAs材料表面交替覆盖铯、氧的方式制得负电子亲和势GaAs光电阴极，铯氧激活使得GaAs光电阴极的表面真空能级更低，到达阴极表面的电子更易于逸出到真空，大大提高了阴极量子效率。存在的问题是：在激活过程中，采用不同铯源和氧源的电流比，以及采用不同的铯源、氧源开启步骤，都会影响GaAs光电阴极的激活效果，并且目前实验表明，采用交替覆盖铯和氧的激活方式得到的GaAs光电阴极发射性能并不理想，尤其是稳定性较差。

发明内容

1.所要解决的技术问题：

针对上述技术问题，本发明提供一种提高砷化镓光电阴极发射性能的激活方法，解决现有技术中存在制备的GaAs光电阴极的发射性能即发射效率与稳定性不够好的问题。

2.技术方案：

一种提高砷化镓光电阴极发射性能的激活方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

步骤1、在超高真空系统中对具有原子级清洁表面的GaAs光电阴极进行第一次高温加热。

步骤2、超高真空系统温度降至室温后，开启铯源，GaAs光电阴极的量子效率逐渐增长，直至到达首个铯峰；保持铯源开启，当量子效率保持稳定或下降至首个铯峰的80%~85%时，打开氟源，同时铯源保持开启，量子效率再次开始上升；直到达到第二个峰值，即检测到量子效率下降时，关闭氟源，量子效率开始下降，当量子效率到达谷底时，即量子效率不再下降，关闭铯源；GaAs光电阴极的量子效率能够转而上升到第3个峰值，然后保持比较好的稳定性。

步骤3、再次将放入GaAs光电阴极的超高真空系统进行第二次高温加热处理，并重复步骤2后，结束激活过程。

进一步地，步骤1中的第一次高温加热，其加热温度为640~660℃，加热时间为15~20分钟。

进一步地，步骤2是在632nm或670nm的激光光照下进行。

进一步地，步骤3中的第二次高温加热，其加热温度为550~610℃，加热时间为15~20分钟。

进一步地，所述超高真空系统的真空度不低于1*10^7Pa。