梯度掺杂与均匀掺杂GaN光电阴极的对比研究

摘要：

为了提高负电子亲和势(NEA)GaN光电阴极的量子效率,利用金属有机化合物化学气相淀积(MOCVD)外延生长了梯度掺杂反射式GaN光电阴极,其掺杂浓度由体内到表面依次为1×1018 cm-3,4×1017 cm-3,2×1017 cm-3和6×1016 cm-3,每个掺杂浓度区域的厚度约为45 nm,总的厚度为180 nm.在超高真空系统中对梯度掺杂GaN光电阴极进行了激活实验,并与两种厚度为150 nm,掺杂浓度分别为1.6×1017cm-3和3×10 18 cm-3的均匀掺杂反射式GaN光电阴极进行了对比.结果表明:Cs/O激活过程中,梯度掺杂GaN光电阴极光电流的增长速度和最大值都大于均匀掺杂.多信息量测试系统测得梯度掺杂NEA GaN光电阴极的最大量子效率达到了56%左右,比均匀掺杂的高出了近两倍.计算得出梯度掺杂NEA GaN光电阴极在浓度变化区域能带的弯曲量依次为0.024,0.018和0.031 eV,能带弯曲所形成的内建电场使其获得了较大的电子漂移扩散长度,并且由于能带总的弯曲量达到了0.073 eV,到达表面的光电子具有更高的能量,更容易逸出表面势垒,所以梯度掺杂NEA GaN光电阴极可以获得较高的量子效率.

关键词：NEA GaN光电阴极、梯度掺杂、量子效率、能带结构

所属期刊栏目：60

分类号：O462.3(真空电子学（电子物理学）)

资助基金：国家自然科学基金60871012;60701013

在线出版日期：2011-07-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：715-720