[发明专利]一种指数掺杂反射式GaAs光电阴极及其制备方法

权利要求书

1.一种指数掺杂反射式GaAs光电阴极，其特征在于：所述GaAs光电阴极自下而上由高质量的n型GaAs衬底（1）、p型GaAs过渡层（2）、p型Ga_1-xAl_xAs缓冲层（3）、p型指数掺杂的GaAs发射层（4）以及Cs/O激活层（5）组成。

2.根据权利要求1所述的指数掺杂反射式GaAs光电阴极，其特征在于：所述p型GaAs过渡层（2）的厚度为50～100nm，采用均匀掺杂，掺杂浓度为1×10¹⁸～1×10¹⁹cm^-3。

3.根据权利要求1所述的指数掺杂反射式GaAs光电阴极，其特征在于：所述p型Ga_1-xAl_xAs缓冲层（3）的厚度为500～1000nm，x取值范围为0.5～0.8，采用均匀掺杂，掺杂浓度范围为5×10¹⁸～1×10¹⁹cm^-3。

4.根据权利要求1所述的指数掺杂反射式GaAs光电阴极，其特征在于：所述p型指数掺杂的GaAs发射层（4）为n个单元分层结构，其中n≥3，总厚度为1000～3000nm，所述靠近p型Ga_1-xAl_xAs缓冲层（3）的单元分层为后界面处单元分层，掺杂浓度为1.0×10¹⁹cm^-3，靠近Cs/O激活层（5）的单元分层为发射表面处单元分层，掺杂浓度为1.0×10¹⁸cm^-3，从后界面处单元分层到发射表面处单元分层各单元分层厚度依次增加，掺杂浓度按内建电场减小型指数掺杂公式分布。

5.一种指数掺杂反射式GaAs光电阴极的制备方法，其特征在于，制备方法如下：

第一步，在n型GaAs衬底（1）表面上依次生长p型GaAs过渡层（2）、p型Ga_1-xAl_xAs缓冲层（3）；

第二步，然后在p型Ga_1-xAl_xAs缓冲层（3）表面上依次生长单元层分布的p型指数掺杂的GaAs发射层（4）；

第三步，将p型指数掺杂的GaAs发射层（4）经过化学清洗去除表面油脂，再送入超高真空系统中进行加热净化，使p型指数掺杂的GaAs发射层（4）表面达到原子级洁净程度；

第四步，通过超高真空激活工艺使在p型指数掺杂的GaAs发射层（4）表面吸附Cs/O激活层（5），最终制备出具有负电子亲和势的近红外响应增强的指数掺杂反射式GaAs光电阴极。

6.根据权利要求5所述的指数掺杂反射式GaAs光电阴极的制备方法，其特征在于，所述p型GaAs过渡层（2）的厚度为50～100nm，采用均匀掺杂，掺杂浓度为1×10¹⁸～1×10¹⁹cm^-3；所述p型Ga_1-xAl_xAs缓冲层（3）的厚度为500～1000nm，x取值范围为0.5～0.8，采用均匀掺杂，掺杂浓度范围为5×10¹⁸～1×10¹⁹cm^-3。

7.根据权利要求5所述的指数掺杂反射式GaAs光电阴极的制备方法，其特征在于：所述p型指数掺杂的GaAs发射层（4）为n个单元分层结构，其中n≥3，总厚度为1000～3000nm，所述靠近p型Ga_1-xAl_xAs缓冲层（3）的单元分层为后界面处单元分层，掺杂浓度为1.0×10¹⁹cm^-3，靠近Cs/O激活层（5）的单元分层为发射表面处单元分层，掺杂浓度为1.0×10¹⁸cm^-3，从后界面处单元分层到发射表面处单元分层各单元分层厚度依次增加，掺杂浓度按内建电场减小型指数掺杂公式分布。

8.根据权利要求5～7所述的指数掺杂反射式GaAs光电阴极的制备方法，其特征在于：生长技术选用MOCVD生长工艺或者MBE生长工艺，掺杂技术选用Zn或Be作为p型掺杂元素。