变组分变掺杂GaAlAs/GaAs光电阴极研制与光电发射性能评估

发布时间：2021-10-20 08:50

　　光电阴极的研究正朝着宽光谱蓝延伸及特定带宽和峰值光谱响应特性的方向发展,在此背景下,本文提出了变组分变掺杂GaAlAs/GaAs光电阴极的设计方案,并围绕其光电发射理论、量子效率模型、材料的结构设计、激活制备工艺及阴极的光电发射性能评估等方面开展了系统化的研究。针对变组分变掺杂GaAlAs/GaAs光电阴极能带结构的特点,在阴极表面Cs、O吸附双偶极子模型的基础上,利用Toping模型计算并比较了吸附在GaAlAs（100）和GaAs（100）表面Cs的覆盖度与电子亲和势的变化。根据薄膜光学矩阵理论建立了GaAlAs/GaAs光电阴极的光学性能计算模型。围绕Spicer光电发射“三步物理模型”,对电子的基态和受激态采用量子力学进行分析,计算了光电阴极从光电子受激跃迁、光电子在阴极体内的输运及光电子越过表面能带弯曲区并隧穿表面势垒逸出到真空的电子能量分布,并通过设定合适的边界条件求解阴极内部一维少子连续性方程,推导了变组分变掺杂宽带蓝延伸和窄带响应GaAlAs/GaAs光电阴极量子效率公式。根据GaAlAs/GaAs异质结的电子亲和势模型,分析了异质结的界面势垒。通过GaAlAs材料Al... 

【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：139 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 光电阴极及微光像增强器的发展概述
        1.1.1 光电阴极的发展
        1.1.2 微光像增强器的发展
    1.2 GaAlAs/GaAs光电阴极的研究进展
        1.2.1 国外GaAlAs/GaAs光电阴极研究进展
        1.2.2 国内GaAlAs/GaAs光电阴极研究进展
    1.3 NEA GaAlAs/GaAs光电阴极的主要应用
    1.4 本文研究的背景和意义
    1.5 本文研究的主要工作
2 变组分变掺杂GaAlAs/GaAs光电阴极光电发射理论和量子效率研究
    2.1 引言
    2.2 GaAlAs/GaAs光电阴极材料的光学特性
        2.2.1 GaAlAs/GaAs多层结构光电阴极的光学性能理论计算模型
        2.2.2 Al组分对光电阴极光学性能的影响
        2.2.3 GaAlAs/GaAs光电发射材料的第一性原理计算
    2.3 NEA光电阴极的光电发射过程
        2.3.1 光电子受激跃迁
        2.3.2 受激光电子向光电阴极表面迁移
        2.3.3 光电子逸出光电阴极表面
    2.4 GaAlAs/GaAs光电阴极的光电发射表面分析
        2.4.1 Ga_(1-x)Al_xAs(100)表面Cs-O双偶极层模型
        2.4.2 GaAs(100)和GaAlAs(100)表面Cs吸附研究
    2.5 GaAlAs/GaAs光电阴极量子效率研究
        2.5.1 变组分变掺杂宽带蓝延伸GaAlAs/GaAs光电阴极量子效率研究
        2.5.2 变组分变掺杂窄带响应GaAlAs光电阴极量子效率研究
    2.6 本章小结
3 变组分变掺杂GaAlAs/GaAs光电阴极的结构设计与材料外延
    3.1 引言
    3.2 变组分变掺杂GaAlAs/GaAs异质结和能带结构
        3.2.1 GaAlAs/ GaAs材料的异质结结构
        3.2.2 变组分变掺杂光电阴极的能带结构分析
    3.3 变组分变掺杂GaAlAs/GaAs光电阴极的结构设计
        3.3.1 GaAlAs/GaAs光电阴极结构的设计流程
        3.3.2 宽光谱蓝延伸光电阴极结构设计
        3.3.3 窄带响应光电阴极结构设计
    3.4 MOCVD和MBE外延材料掺杂结构的对比分析
        3.4.1 变组分变掺杂GaAlAs/GaAs光电阴极材料的外延
        3.4.2 通过MOCVD和MBE外延材料掺杂结构的对比分析
    3.5 本章小结
4 变组分变掺杂GaAlAs/GaAs光电阴极的制备
    4.1 引言
    4.2 GaAlAs/GaAs光电阴极的激活、制备与评估系统
        4.2.1 NEA光电阴极材料表面分析系统
        4.2.2 超高真空激活系统
        4.2.3 多信息量原位表征系统
    4.3 GaAlAs/GaAs光电阴极的表面净化及XPS分析
        4.3.1 光电阴极表面化学清洗
        4.3.2 光电阴极XPS表面分析与拟合
    4.4 GaAlAs/GaAs光电阴极的Cs、O激活
        4.4.1 光电阴极的高温加热净化
        4.4.2 光电阴极的Cs、O激活
    4.5 本章小结
5 变组分变掺杂GaAlAs/GaAs光电阴极的性能评估
    5.1 引言
    5.2 GaAlAs/GaAs光电阴极材料的质量评估
    5.3 NEA GaAlAs/GaAs光电阴极的参数拟合与性能评估
        5.3.1 不同化学清洗工艺处理后的样品光电发射性能
        5.3.2 不同结构的GaAlAs/GaAs光电阴极光电发射性能评估
    5.4 NEA GaAlAs/GaAs光电阴极的稳定性评估
        5.4.1 表面Cs、O吸附对光电阴极稳定性的影响
        5.4.2 窄带响应和宽带蓝延伸GaAlAs/GaAs光电阴极稳定性的比较
    5.5 光电阴极表面电子逸出几率与表面禁带宽度变窄的研究
    5.6 本章小结
6 结束语
    6.1 本文工作总结
    6.2 本文创新点
    6.3 有待进一步解决的问题
致谢
参考文献
附录


【参考文献】：
期刊论文
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[3]超高真空系统中GaAlAs光电阴极的重新铯化研究[J]. 张益军,甘卓欣,张瀚,黄帆,徐源,冯琤.  物理学报. 2014(17)
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[9]微通道板离子壁垒膜粒子阻透特性的蒙特卡罗模拟(英文)[J]. 姜德龙,房立峰,那延祥,李野,田景全.  发光学报. 2011(08)
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博士论文
[1]Ga1-xAlxN光电阴极的光电性质与铯氧激活机理研究[D]. 杨明珠.南京理工大学 2016
[2]GaAs光电阴极及像增强器的分辨力研究[D]. 任玲.南京理工大学 2013
[3]透射式GaAs光电阴极的光学与光电发射性能研究[D]. 赵静.南京理工大学 2013
[4]第三代像增强器研究[D]. 李晓峰.中国科学院西安光学精密机械研究所 2001

硕士论文
[1]变组分AlGaAs/GaAs纳米线光电探测器特性研究[D]. 赵文君.东华理工大学 2016
[2]变组分AlxGa1-xAs/GaAs光电发射材料研究[D]. 江少涛.东华理工大学 2015
[3]水下微光成像技术与系统研究[D]. 佘宇挺.南京理工大学 2007



本文编号：3446609