[發(fā)明專(zhuān)利]峰值響應(yīng)在532 nm敏感的反射式GaAlAs光電陰極及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210094925.8
• 申請(qǐng)日: 2012-04-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102610472A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 常本康;陳鑫龍;張益軍;趙靜;金睦淳;錢(qián)蕓生
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01J29/04
• 分類(lèi)號(hào): H01J29/04;H01J9/02
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專(zhuān)利中心 32203
• 代理人: 朱顯國(guó)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及藍(lán)綠光探測(cè)材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于半導(dǎo)體材料摻雜技術(shù)、半導(dǎo)體外延技術(shù)和超高真空表面激活技術(shù)相結(jié)合的峰值響應(yīng)在532?nm敏感的反射式GaAlAs(鎵鋁砷)光電陰極及制備方法。

背景技術(shù)

海水是藍(lán)綠激光的良好窗口，研究對(duì)532?nm敏感的新型海洋光電子探測(cè)器件對(duì)我國(guó)軍事領(lǐng)域的海洋探測(cè)、海底通信、海底成像等方面有著重要意義。

目前，國(guó)際上在海洋探測(cè)等領(lǐng)域應(yīng)用的探測(cè)器件是以藍(lán)延伸GaAlAs/GaAs光電陰極核心部件的微光像增強(qiáng)器。美國(guó)目前報(bào)道最好的藍(lán)延伸GaAlAs/GaAs光電陰極是ITT公司研制，響應(yīng)曲線在532?nm處能達(dá)到200?mA/W，量子效率大于40%，全譜積分靈敏度達(dá)到了2300?μA/lm以上。而我國(guó)應(yīng)用的探測(cè)器件是Na₂KSb（Cs）光電陰極，在532?nm處接近70?mA/W，量子效率為16%，全譜積分靈敏度達(dá)到600?μA/lm以上。而我國(guó)目前實(shí)驗(yàn)室研制的藍(lán)延伸陰極在532?nm處光譜響應(yīng)是110?mA/W，量子效率為25%，全譜積分靈敏度不到2000?μA/lm，該器件還未在海洋探測(cè)、海洋通信、海底成像領(lǐng)域得到應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外差距明顯。以上所述的均為寬光譜響應(yīng)的傳統(tǒng)光電陰極，具有陰極響應(yīng)波段寬、窄帶響應(yīng)噪聲大、不能全天候使用等問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題，設(shè)計(jì)并制作一種新型窄帶光電陰極，采用透射式結(jié)構(gòu)，以GaAlAs為光電發(fā)射層，使其量子效率峰值出現(xiàn)在532nm附近。

由于透射式GaAlAs光電陰極結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制作成本高，可通過(guò)研究反射式GaAlAs光電陰極及其制備方法，得到峰值響應(yīng)在532?nm敏感的GaAlAs光電陰極，以此指導(dǎo)透射式GaAlAs光電陰極設(shè)計(jì)及制備，得到只對(duì)532nm敏感的GaAlAs窄帶光電陰極。與GaAs材料相比，GaAlAs材料中的Al組分容易氧化。如果光電陰極組件以GaAlAs發(fā)射層作為最上層，生長(zhǎng)的樣品與空氣接觸，則GaAlAs表面極易被破壞而很難獲得原子清潔表面，這對(duì)陰極的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料生長(zhǎng)及超高真空制備技術(shù)都提出了更高的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是要提供一種峰值響應(yīng)在532?nm敏感的反射式GaAlAs光電陰極，該陰極組件自下而上由GaAs襯底、Ga_1-x1Al_x1As緩沖層、Ga_1-x2Al_x2As摻雜濃度漸變發(fā)射層及GaAs保護(hù)層組成；并研究一種針對(duì)反射式GaAlAs光電陰極的制備方法，使陰極的峰值響應(yīng)在532?nm敏感。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種峰值響應(yīng)在532?nm敏感的反射式GaAlAs光電陰極，該陰極自下而上依此由GaAs襯底、Ga_1-x1Al_x1As緩沖層、Ga_1-x2Al_x2As摻雜濃度漸變發(fā)射層以及Cs/O激活層疊加而成。

所述Ga_1-x1Al_x1As緩沖層的Al組分為x1，滿足0.75≤x1≤0.90；所述Ga_1-x1Al_x1As緩沖層的總厚度在20~2000?nm之間；采用均勻摻雜方式，摻雜原子為Zn或Be，摻雜濃度均為1.0×10¹⁹?cm^-3。