GaN紫外光电阴极的材料结构设计和制备工艺研究

【摘要】：紫外探测技术在军事、空间天文、紫外通信、环境监测、工业生产等众多领域有着重要的应用。作为近年发展起来的紫外探测材料,GaN紫外光电阴极显示出了量子效率高、暗电流小、稳定性好等优点,以GaN光电阴极为核心的紫外真空探测器可在苛刻的物理、化学环境中实现高灵敏度和高稳定性的紫外探测。 本文围绕如何获得高性能的GaN光电阴极,从GaN光电阴极的材料结构设计和制备工艺两个方面展开研究。首先介绍了GaN光电阴极的发展概况,通过比较目前国内外GaN光电阴极性能的差别,指出了需要探索和研究的内容;其次,详细分析了掺杂浓度、电导率、阴极厚度对GaN光电阴极量子效率的影响,建立了其优化准则。接着对GaN阴极材料的发射层厚度、光学吸收特性和电学特性进行了测试与表征。通过反复实验,确定了阴极的化学清洗步骤、加热净化工艺以及Cs,O激活工艺。最后对不同掺杂浓度、变掺杂结构以及透射式GaN阴极材料进行了对比激活实验和量子效率特性比对,实验考察了掺杂浓度和阴极厚度对GaN阴极光电发射的影响。