[發明專利]雙堿光電陰極及其制備方法

有效

• 申請號: 202010753329.0
• 申請日: 2019-11-13
• 公開（公告）號: CN111816533B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 金睦淳;蘇德坦;孫建寧;司曙光;王興超;任玲;王亮;王從杰;侯巍;徐海洋
• 申請（專利權）人: 北方夜視技術股份有限公司
• 主分類號: H01J1/34
• 分類號: H01J1/34;H01J9/02
• 代理公司: 南京行高知識產權代理有限公司 32404
• 代理人: 王培松

本發明提供一種雙堿光電陰極及其制備方法。所述的雙堿光電陰極是以鉀、銫為堿金屬源的銻化物光電陰極，其峰值量子效率可達35％以上，截止波長僅為620nm；所述碗型能帶結構為玻璃基底上蒸鍍的寬禁帶Be₃N₂膜層+K₂CsSb光電陰極+Te表面摻雜層的多層膜系，從而形成的高?低?高能帶結構，采用本發明的結構的光電陰極的光譜響應曲線具有峰值響應高、響應范圍窄的優點。

本申請是基于申請日為2019年11月13日、申請號為201911106788.3、發明名稱為具有碗型能帶結構的雙堿光電陰極及其制備方法的發明專利申請而提出的分案申請。

技術領域

本發明涉及雙堿光電陰極技術領域，具體而言涉及一種碗型能帶雙堿光電陰極及其制備方法。

背景技術

雙堿陰極的典型代表即鉀銫銻光電陰極，其鉀、銫和銻的理想的化學配比是2:1:1，具有立方晶體結構。其晶格常數為禁帶寬度約為1eV，電子親和勢是1.1eV。鉀銫銻光電陰極分為反射式和透射式，反射式光電陰極基底通常是金屬，透射式光電陰極基底通常是透明玻璃。在玻璃基底上生長的鉀銫銻光電陰極的響應波段在250nm～700nm之間，而室溫下暗電流僅為10^-17A/cm²，因此，鉀銫銻光電陰極非常適合作為單光子信號探測的光電轉換材料，以當前高能物理領域非常熱門的中微子探測為例，中微子經過閃爍體后，會激發380nm～510nm的光子信號，并被鉀銫銻光電陰極所接收，從而間接探測到中微子。此外，鉀銫銻光電陰極非常適合在強射頻電場環境下工作，在高亮度平均功率光注入器中，可為能量回收型直線加速器以及高重復頻率直線加速器的短波長高增益自由電子激光裝置提供高品質束流。

作為以往的雙堿光電陰極，申請號201510438585.X專利中提到一種Na₂CsSb光電陰極的制備方法，其采用了銫銻同蒸補鈉，蒸銫補鈉，銫銻同蒸補鈉，蒸銻的制備流程；申請號201710743036.2專利中制備的K₂CsSb光電陰極在生長過程中鉀濃度越來越多，銻濃度越來越少，有利于材料內電子向表面輸運。而在多層膜系方面，申請號200780004067.0專利中采用氧化鉿、錳和鎂或者鈦的氧化物作為基底層的陰極結構，有助于量子效率的改善；申請號200710305894.5專利中采用氧化鈹和多種金屬氧化物混合結晶的膜層，使量子效率顯著提高。

發明內容

本發明目的在于提供一種具有碗型能帶結構的雙堿光電陰極，具有玻璃基底以及在玻璃基底上的、能帶兩側高中間低的多層膜系，由內向外分別為：

光電子反射層：由寬禁帶半導體薄膜Be₃N₂構成；

K₂CsSb光電子產生層；

K₂Sb(Te)-Cs表面摻雜層。

進一步的實施例中，所述寬禁帶半導體薄膜Be₃N₂與K₂CsSb表面摻雜層均為立方晶體結構。

進一步的實施例中，所述寬禁帶半導體薄膜Be₃N₂的折射率大于1.98。

進一步的實施例中，所述Be₃N₂具有較寬的禁帶寬度為4.05eV～4.47eV。

根據本發明，還提出一種具有碗型能帶結構的雙堿光電陰極的制備方法，包括：

第一步、在大于400℃溫度、高于8×10^-4Pa真空度情況下，開始對清潔的玻璃基底進行金屬鈹蒸鍍；

第二步、在大于400℃溫度下，向鈹膜所在真空內充入高純氮和氫的混合氣體，當真空度達到50Pa左右時，進行電弧輝光放電使鈹膜形成氮化鈹膜；