GaAs基微纳米线阵列光电发射理论与实验研究

发布时间：2017-05-16 04:02

  本文关键词：GaAs基微纳米线阵列光电发射理论与实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：砷化镓(GaAs)负电子亲和势(NEA)光阴极具有量子效率高,暗电流小等优点,广泛应用于高性能光电探测、微光夜视等领域;微/纳米线阵列也因其独特的结构,而应用于微/纳米光电子学和太阳能电池等领域,因此NEA GaAs微/纳米线阵列光阴极材料有望成为具有重要应用前景的光电发射材料。本文首先利用射线追踪法通过三维仿真软件VisualTCAD,建立GaAs微米线阵列光阴极的光电发射模型,从理论上分析不同入射光的角度、微米线高度以及占空比对GaAs阵列光阴极的光电流以及光谱响应的影响,并与薄膜结构阴极进行比较,得出阵列结构有着优于薄膜的发射特性;然后用感应耦合等离子(ICP)刻蚀法制备GaAs微米线阵列、变组分AlGaAs微米线阵列,分析不同的ICP刻蚀工艺对GaAs微米线阵列制备的影响;利用扫描电子显微镜(SEM)观察阵列的形貌;利用微区光致发光谱(PL谱)、反射谱等对GaAs微米线阵列的光学特性进行表征,并与其薄膜衬底进行对比,结果发现阵列结构的PL谱特性要优于薄膜材料,并且其反射率也比薄膜结构的要低。利用纳米压印的方法制备直径为500nm的GaAs纳米线阵列。对制备出的GaAs微米线阵列在超高真空系统中进行Cs-O激活,得到负电子亲和势阵列阴极,并在线测试了GaAs微米线阵列光阴极的光谱特性及入射光角度对光电发射的影响。通过光谱响应曲线分析了GaAs微米线阵列光阴极的特性,验证了其所具有的优异性能。
【关键词】：GaAs/AlGaAs微纳米线阵列 光电发射特性 感应耦合等离子刻蚀 光谱响应
【学位授予单位】：东华理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 光电阴极的发展概述9
• 1.2. 微纳米线阵列光阴极的研究意义及现状9-11
• 1.2.1 微纳米线阵列的研究意义及现状9-11
• 1.2.2 GaAs基光电阴极研究现状11
• 1.3 GaAs基微纳米线阵列的研究现状及意义11-12
• 1.4 论文结构安排12-15
• 第2章 GaAs微米线阵列光阴极发射特性理论分析15-23
• 2.1 GaAs微米线阵列光阴极理论模型15-17
• 2.1.1 GaAs微米线阵列光阴极光电发射模型15-17
• 2.1.2 光谱响应理论模型17
• 2.2 GaAs微米线阵列光阴极光电特性的仿真分析17-20
• 2.2.1 入射光角度对GaAs微米线阵列的影响18
• 2.2.2 微米线高度对GaAs微米线阵列的影响18-19
• 2.2.3 不同占空比下GaAs微米线阵列对光的吸收19-20
• 2.3 GaAs微米线阵列结构与薄膜结构吸收率的对比20-21
• 2.4 本章小结21-23
• 第3章 GaAs基微米线阵列的制备23-39
• 3.1 常用微/纳米线制备方法23-26
• 3.1.1 金属有机化学气相沉积23-24
• 3.1.2 分子束外延24
• 3.1.3 二维胶体晶体刻蚀法24-25
• 3.1.4 纳米压印技术25
• 3.1.5 感应耦合等离子体刻蚀25-26
• 3.2 GaAs基微米线阵列的制备26-33
• 3.2.1 GaAs微米线阵列制备工艺设备26-28
• 3.2.2 GaAs微米线阵列的制备28-32
• 3.2.3 AlGaAs微米线阵列的制备32-33
• 3.3 纳米压印法制备GaAs纳米线阵列33-38
• 3.3.1 紫外纳米压印的原理33-34
• 3.3.2 GaAs纳米线阵列的制备34-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第4章 GaAs微米线阵列性能测试及结果分析39-47
• 4.1 GaAs微米线阵列性能测试方法及原理介绍39-40
• 4.1.1 扫描电子显微镜39
• 4.1.2 光致发光光谱39
• 4.1.3 紫外可见分光光度计39-40
• 4.2 GaAs微米线阵列形貌分析40-42
• 4.2.1 不同ICP刻蚀时间对GaAs微米线阵列形貌的影响40-41
• 4.2.2 不同直径的GaAs微米线阵列形貌分析41
• 4.2.3 不同结构的GaAs微米线阵列形貌分析41-42
• 4.3 GaAs微米线阵列PL谱和反射谱分析42-45
• 4.3.1 GaAs微米线阵列PL谱分析42-44
• 4.3.2 GaAs微米线阵列反射谱分析44-45
• 4.4 本章小结45-47
• 第5章 GaAs微米线阵列光阴极制备及光谱响应47-55
• 5.1 光阴极多功能综合测试系统47-48
• 5.1.1 多信息量测控系统47
• 5.1.2 超高真空激活系统47-48
• 5.1.3 表面分析系统48
• 5.2 GaAs微米线阵列光阴极的制备48-51
• 5.2.1 GaAs微米线阵列净化工艺48-49
• 5.2.2 GaAs微米线阵列表面Cs、O激活49-51
• 5.3 GaAs微米线阵列光阴极光谱响应分析51-53
• 5.4 本章小结53-55
• 第6章 结束语55-57
• 6.1 总结55-56
• 6.2 展望56-57
• 致谢57-59
• 参考文献59-65
• 附录 攻读硕士学位期间发表的论文及取得的成果65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

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