GaAs光電陰極智能激活與結(jié)構(gòu)設(shè)計研究.pdf

1、博士學位論文GaAs光電陰極智能激活與結(jié)構(gòu)設(shè)計研究作者:楊智指導(dǎo)教師:常本康教授南京理工大學2010年6月博一1論文GaAs光電陰極智能激活與結(jié)構(gòu)設(shè)汁研究摘要微光夜視器件作為一種主要的夜間觀察設(shè)備在現(xiàn)代社會中發(fā)揮了重要的作用。GaAs光電陰極是微光夜視器件的核心組成部分，因此如何制備高性能GaAS光電陰極一直都是微光夜視的研究熱點。本文以提高GaAS光電陰極的性能為前提，對GaAs陰極的光電發(fā)射過程、高溫退火后GaAS陰極表面清潔程度判

2、斷方法、GaAS陰極的智能激活制備技術(shù)以及變摻雜GaA:陰極結(jié)構(gòu)設(shè)計與實驗等相關(guān)方面進行了研究。分析了GaAS材料中價帶電子受入射光激發(fā)向?qū)У能S遷過程和導(dǎo)帶中電子向表面的運動過程，通過薛定愕方程求解了高溫CS激活過程中到達表面光激發(fā)電子的逸出幾率公式，比較了高溫CS激活過程、高溫CS、O激活過程、低溫CS激活過程、低溫CS、O激活過程中到達表面光激發(fā)電子逸出幾率的變化情況，發(fā)現(xiàn)了低溫退火過程中GaAs表面得到調(diào)整是低溫激活陰極光電轉(zhuǎn)換

3、能力好于高溫激活陰極的原因。研制了GaAS高溫退火過程表面清潔度變化表征分析系統(tǒng)，一該系統(tǒng)可結(jié)合高溫退火過程中超高真空室真空度的變化對GaAs材料表面清潔程度進行分析。利用該系統(tǒng)對分子束外延(MBE)生長GaAS材料的兩種高溫退火過程進行了分析，兩種退火過程的最高溫度分別為600OC和640℃。分析發(fā)現(xiàn)GaAS材料表面的HZO在退火溫度達到100℃時脫附，Aso在290℃時脫附，As:在380℃時脫附，GaZO在610℃時脫附，分析結(jié)果

4、表明600OC的高溫退火溫度無法使MBE外延GaA:材料的表面達到制備高性能陰極所需的原子級清潔。研制了GaAS光電陰極智能激活制備系統(tǒng)，該系統(tǒng)可在計算機控制下嚴格按照預(yù)定工藝對GaAs光電陰極進行智能激活，也具備人工激活制備陰極的功能，還可對陰極的光譜響應(yīng)曲線和量子效率曲線進行測試。利用該系統(tǒng)對直拉單晶法制備的GaAs材料分別進行了智能激活和人工激活實驗，智能激活過程相比，由于人工激活過程出現(xiàn)了誤操作，相鄰光電流峰值間的差值下降很快，

5、CS、O交替的次數(shù)也較少。人工激活過程中Cs、O交替6次，光電流最大值為43協(xié)A，激活后GaAs光電陰極的積分靈敏度為7%林Alm。智能激活過程中Cs、O交替9次，光電流最大值為65林A，激活后GaAs光電陰極的積分靈敏度為1100林AIm，結(jié)果表明智能激活過程可以有效地避免誤操作，提高陰極的成品率。該系統(tǒng)的成功研制為高性能陰極的批量制備奠定了堅實的基礎(chǔ)。為了驗證變摻雜結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性，設(shè)計了反射式梯度摻雜結(jié)構(gòu)、反射式模擬透射式梯度摻雜結(jié)構(gòu)