[发明专利]纳米阵列结构AlGaAs光电阴极及其制备方法

权利要求书

1.一种纳米阵列结构AlGaAs光电阴极，其特征在于，包括自下而上设置的GaAs衬底层(1)、GaAs缓冲层(2)、Al_xGa_1-xAs阻挡层(3)、Al_yGa_1-yAs发射层(4)以及Cs/O或Cs/NF₃激活层(5)，其中，所述Al_yGa_1-yAs发射层(4)包括自下而上构建的Al_yGa_1-yAs基底层以及Al_yGa_1-yAs纳米结构阵列。

2.根据权利要求1所述的纳米阵列结构AlGaAs光电阴极，其特征在于，所述GaAs衬底层(1)材料为n型低缺陷GaAs材料，厚度为200～500μm。

3.根据权利要求1所述的纳米阵列结构AlGaAs光电阴极，其特征在于，所述Al_yGa_1-yAs发射层(4)为p型掺杂，掺杂浓度为0.5～3×10¹⁹cm^-3。

4.根据权利要求3所述的纳米阵列结构AlGaAs光电阴极，其特征在于，Al_yGa_1-yAs发射层Al组分y为0.5～0.7，总厚度为1～5μm。

5.根据权利要求3所述的纳米阵列结构AlGaAs光电阴极，其特征在于，Al_yGa_1-yAs纳米结构阵列为周期性排列在Al_yGa_1-yAs基底层上的圆柱或方柱结构，圆柱结构排列周期为250～1000nm，圆柱高度为100～1500nm，直径为100～650nm；方柱结构排列周期为250～1000nm，方柱高度为100～1500nm，宽度为100～650nm。

6.根据权利要求1所述的纳米阵列结构AlGaAs光电阴极，其特征在于，所述GaAs缓冲层(2)未掺杂，GaAs缓冲层厚度为10～100nm。

7.根据权利要求1所述的纳米阵列结构AlGaAs光电阴极，其特征在于，所述Al_xGa_1-xAs阻挡层(3)为p型掺杂，Al组分x为0.7～0.9，厚度为0.1～1μm，掺杂浓度为0.5～5×10¹⁹cm^-3。

8.一种权利要求1～7任一所述的纳米阵列结构AlGaAs光电阴极的制备方法，其特征在于，具体步骤为：

步骤1、在GaAs衬底上，依次生长GaAs缓冲层、Al_xGa_1-xAs阻挡层、Al_yGa_1-yAs层以及GaAs保护层；

步骤2、用化学腐蚀去除GaAs保护层后，采用电子束曝光或者纳米球自组装工艺以及反应离子刻蚀技术在Al_yGa_1-yAs层表面形成一层与要形成的Al_yGa_1-yAs纳米结构阵列图案相同的SiO₂掩膜；

步骤3、通过感应耦合等离子体刻蚀技术刻蚀Al_yGa_1-yAs层，在Al_yGa_1-yAs层上形成纳米结构阵列，通过具有选择腐蚀性的化学试剂去除纳米结构阵列上的SiO₂掩膜层，从而完成Al_yGa_1-yAs发射层的构建，清洗去除光电阴极表面的污染物；

步骤4、通过超高真空激活工艺，在Al_yGa_1-yAs发射层及其纳米结构阵列表面形成一层Cs/O或Cs/NF₃激活层。