[发明专利]一种磁性掺杂的拓扑态GaN光电阴极及其制备方法

权利要求书

1.一种磁性掺杂的拓扑态GaN光电阴极及其制备方法，其特征在于，本发明中GaN光电阴极材料的能带结构具有非平庸的拓扑态，该状态下的GaN光电阴极具有载流子传输效率高、光谱响应范围宽、材料带隙可调的优点。

2.根据权利要求1所述一种磁性掺杂的拓扑态GaN光电阴极及其制备方法，其特征在于，本发明利用磁性掺杂元素对GaN材料的费米能级沿电子型方向进行调制，诱导实现了具有拓扑态能带结构的GaN材料，并将其制备成为光电阴极。

3.根据权利要求1所述一种磁性掺杂的拓扑态GaN光电阴极及其制备方法，其特征在于，本发明的结构从下至上依次为金属膜、衬底、缓冲层、磁性掺杂的拓扑态GaN、激活层。

4.根据权利要求1所述一种磁性掺杂的拓扑态GaN光电阴极及其制备方法，其特征在于，在衬底背面蒸镀金属膜，利用其较高的热导率保证衬底吸收足够的热量，以提高材料外延生长的速率。

5.根据权利要求2所述一种磁性掺杂的拓扑态GaN光电阴极及其制备方法，其特征在于，所采用的磁性掺杂元素具有在掺杂过程中能够随机的替代Ga元素进而改变GaN材料的铁磁序的特性。

6.一种磁性掺杂的拓扑态GaN光电阴极的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：

步骤1、衬底清洗，在衬底背面蒸镀一层金属膜；

步骤2、在衬底上外延生长缓冲层；

步骤3、在衬底上外延生长磁性掺杂的GaN材料；

步骤4、通过RTA退火以激活磁性掺杂元素；

步骤5、在超高真空中利用Cs/O降低GaN的表面功函数，制备出具有拓扑态的GaN光电阴极。