[發明專利]一種藍延伸指數摻雜透射式GaAs光電陰極及其制備方法

有效

• 申請號: 201410153219.5
• 申請日: 2014-04-16
• 公開（公告）號: CN103903939A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 張益軍;常本康;馮琤;錢蕓生;富容國;張俊舉;劉磊;陳鑫龍;徐源;郝廣輝
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H01J29/04
• 分類號: H01J29/04;H01J9/12
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

1.一種藍延伸指數摻雜透射式GaAs光電陰極，其特征在于：所述GaAs光電陰極自下而上由高質量的n型GaAs襯底、p型Ga_1-yAl_yAs阻擋層、p型指數摻雜的GaAs發射層、Al組分變化的p型Ga_1-xAl_xAs窗口層以及p型GaAs保護層組成。

2.根據權利要求1所述的藍延伸指數摻雜透射式GaAs光電陰極，其特征在于：所述p型Ga_1-yAl_yAs阻擋層的厚度為500～1000nm，Al組分y為定值，取值為0.5～0.7，采用均勻摻雜，摻雜濃度為1×10¹⁷～1×10¹⁸cm^-3。

3.根據權利要求1所述的藍延伸指數摻雜透射式GaAs光電陰極，其特征在于：所述p型指數摻雜的GaAs發射層為n個單元分層結構，且n≥3，總厚度為1000～2000nm；所述靠近p型Ga_1-xAl_xAs窗口層的單元分層為后界面處單元分層，摻雜濃度為1.0×10¹⁹cm^-3，靠近Al組分變化的p型Ga_1-yAl_yAs阻擋層的單元分層為發射表面處單元分層，摻雜濃度為1.0×10¹⁸cm^-3，從后界面處單元分層到發射表面處單元分層各單元分層厚度依次減小，摻雜濃度按內建電場增長型指數摻雜公式分布。

4.根據權利要求1所述的藍延伸指數摻雜透射式GaAs光電陰極，其特征在于：所述Al組分變化的p型Ga_1-xAl_xAs窗口層的厚度為500～1000nm，采用均勻摻雜，摻雜濃度為1×10¹⁸～1.0×10¹⁹cm^-3，Al組分x是變化的，自下向上由0逐漸增加到0.9。

5.根據權利要求1所述的藍延伸指數摻雜透射式GaAs光電陰極，其特征在于：所述p型GaAs保護層厚度為50～100nm，采用均勻摻雜，摻雜濃度為1×10¹⁸cm^-3。

6.一種藍延伸指數摻雜透射式GaAs光電陰極的制備方法，其特征在于，制備方法如下：

第一步，在n型GaAs襯底上，依次順序生長p型Ga_1-yAl_yAs阻擋層、單元層分布的p型指數摻雜的GaAs發射層、Al組分變化的p型Ga_1-xAl_xAs窗口層以及p型GaAs保護層；

第二步，用化學試劑腐蝕掉p型GaAs保護層，在Al組分變化的p型Ga_1-xAl_xAs窗口層上沉積一層Si₃N₄抗反射膜，然后在Si₃N₄抗反射膜上熱粘接臺面玻璃窗；

第三步，通過選擇性化學腐蝕方法依次腐蝕掉n型GaAs襯底和p型Ga_1-yAl_yAs阻擋層，裸露p型指數摻雜的GaAs發射層；

第四步，通過超高真空激活工藝，在p型指數摻雜的GaAs發射層表面吸附Cs/O激活層，制備得到藍延伸指數摻雜透射式GaAs光電陰極。

7.根據權利要求6所述的藍延伸指數摻雜透射式GaAs光電陰極的制備方法，其特征在于：生長技術選用MOCVD生長MBE生長工藝，所述MOCVD生長工藝摻雜技術選用Zn為p型摻雜元素，所述MBE生長工藝摻雜技術選用Be為p型摻雜元素。

8.根據權利要求6所述的藍延伸指數摻雜透射式GaAs光電陰極的制備方法，其特征在于：第二步中，沉積采用離子體增強化學氣相沉積法，所述Si₃N₄抗反射膜厚度控制在100～200nm。

9.根據權利要求6所述的藍延伸指數摻雜透射式GaAs光電陰極的制備方法，其特征在于：第四步中，所述超高真空激活工藝是指在真空度不低于10^-8Pa的超高真空環境中，采用Cs源連續、O源斷續的激活工藝，Cs/O激活層厚度為0.5～1.5nm。