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《南京理工大学》 2011年
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变掺杂GaAs光电阴极特性及评估研究

牛军  
【摘要】:为了更深入地研究和发展变掺杂GaAs光电阴极的相关理论与技术,探索我国高性能三代微光像增强器的发展途径,本文在变掺杂GaAs光电阴极的光电特性、制备实验和性能评估等方面进行了相关的研究。 针对变掺杂GaAs光电阴极光电发射特性中的基础理论问题,采用理论推导、数字仿真和模拟计算的方法,研究了指数掺杂GaAs光电阴极电子扩散漂移长度的理论表达式,建立了电子扩散漂移长度LDE同指数掺杂系数A和均匀掺杂情况下材料的电子扩散长度LD之间的数值计算关系。研究了指数掺杂GaAs光电阴极量子效率的等效求解方法,简化了求解过程。研究了变掺杂结构对阴极电子发射性能的影响机理,发现变掺杂阴极内建电场的存在,不仅能够提高光电子到达阴极表面的数量,同时还使表面电子的能量分布向高能端偏移,从而使电子的逸出几率得到提高。 根据变掺杂GaAs光电阴极的理论研究结果,针对变掺杂技术实用性的问题,采用实验验证的方法,研究了变掺杂GaAs光电阴极电子扩散漂移长度理论表达式的正确性,发现计算结果同实验结果具有很好的一致性。研究了变掺杂技术应用于透射式GaAs光电阴极的可行性,发现阴极组件制备过程不会破坏阴极的变掺杂结构,而且变掺杂的透射式GaAs光电阴极具有较高的光谱积分灵敏度。研究了激活时系统真空度对MBE变掺杂GaAs光电阴极低温激活效果的影响,发现当系统真空度达到1×10-8Pa以上时,能够使低温激活灵敏度比高温提高30%以上 在实验基础上,针对变掺杂GaAs光电阴极评估技术不完备的问题,采用理论分析和数学建模的方法,研究了激活过程中Cs在阴极表面的吸附效率,实现了对不同表面掺杂浓度的GaAs阴极材料在不同系统真空度条件下激活时,Cs在阴极表面吸附效率的理论评估。研究了Cs-O激活后NEA GaAs光电阴极表面势垒的评估技术,提出了利用激活中不同阶段阴极光电流的峰值比求解NEA表面势垒参数的方法。对阴极高、低温激活后的NEA表面势垒参数进行了评估,揭示了“高—低温两步激活”过程中阴极表面势垒的变化特点。研究了变掺杂GaAs光电阴极结构性能的评价方法,建立了变掺杂GaAs光电阴极量子效率理论模型,并实现了对阴极结构性能的客观评价。对两种不同变掺杂GaAs光电阴极的结构性能进行了评估,发现了阴极发射层结构设计中存在的缺陷,为指导阴极结构的优化设计提供了有效的分析手段。
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TN223

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【参考文献】
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