[发明专利]一种NEA光电阴极制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及用于照明或指示的微型灯生产工艺，特别是涉及一种NEA光电阴极制备工艺。

背景技术

负电子亲和势（NEA）光电阴极具有光谱响应范围宽、灵敏度高、暗发射小、发射电子能量分布及角度分布集中、长波响应扩展潜力大等优点，广泛应用于车载、机载和单兵的夜视装备中，同时，作为一种高性能自旋电子源，NEA光电阴极在高能物理、微电子技术、电子束平面印刷以及电子显微镜等领域也得到了广泛应用。经过十几年的发展，国内在NEA光电阴极的研究方面已取得了巨大进步，但三代微光管在灵敏度、稳定性、噪声、寿命和成品率等方面与国外相比仍有较大差距。激活工艺是NEA光电阴极制备过程中的重要内容，是决定光电阴极灵敏度和稳定性的主要因素，激活工艺中过程顺序和工艺参数的控制，是决定光电阴极灵敏度和稳定性的关键所在。

发明内容

针对上述激活工艺是NEA光电阴极制备过程中的重要内容，是决定光电阴极灵敏度和稳定性的主要因素，激活工艺中过程顺序和工艺参数的控制，是决定光电阴极灵敏度和稳定性的关键所在的问题，本发明提供了一种NEA光电阴极制备工艺。

针对上述问题，本发明提供的一种NEA光电阴极制备工艺通过以下技术要点来达到发明目的：一种NEA光电阴极制备工艺，包括对P型GaN材料顺序进行的高温Cs/O循环激活和低温Cs激活，所述高温Cs/O循环激活步骤之前还包括顺序进行的化学清洗、高温加热净化，高温Cs/O循环激活和低温Cs激活步骤之间还包括低温加热净化，低温Cs激活步骤之后还包括低温Cs/O循环激活步骤；

所述化学清洗包括将样品采用四氯化碳、丙酮、无水乙醇、去离子水按先后顺序进行超声波清洗，且清洗时间均在4-5min范围内；

所述高温加热净化包括顺序进行的升温步骤、保温步骤和降温步骤，所述升温步骤的温度上限不小于680℃，且升温时间不小于150min，保温步骤的持续时间不少于20min，降温步骤的持续时间不少于100min；

所述低温加热净化包括顺序进行的低温升温步骤、低温保温步骤和低温降温步骤，所述低温升温步骤的温度上限不小于630℃，且低温升温时间不小于40min，低温保温步骤的持续时间不少于20min，低温降温步骤的持续时间不少于80min；

所述高温加热净化、高温Cs/O循环激活、低温Cs激活步骤、低温加热净化、低温Cs/O循环激活步骤均在真空度在10^-7至5×10^-6Pa的真空环境下进行。

更进一步的技术方案为：

所述化学清洗还包括设置在超声波清洗后续的刻蚀步骤，所述刻蚀步骤采用浓硫酸、双氧水、去离子水按照2:2:1配比的混合液进行化学刻蚀。

所述刻蚀时间在8min-10min范围内，刻蚀温度在25℃-32℃之间。

所述化学刻蚀步骤之后还包括清洗步骤，所述清洗步骤为采用去离子水对样品进行不少于2min的超声波清洗。

    本发明具有以下有益效果：

本工艺激活程度直观、便于控制，设置的化学清洗用于去除阴极表面的油污等有机物，去除阴极表面的O，S，Cl等沾污物以及消除机械抛光在样品表面造成的缺陷，利于后续进行的高低温激活效果；采用高温加热净化和低温加热净化温度梯度加热的工序设置，便于在以上加热净化过程中保证Ga氧化物、N氧化物以及碳化物从阴极表面脱附；两次加热过程的保温步骤便于实现两个步骤完成后GaN表面的氧化物被完全除去，碳含量小于一个原子单层；设置在真空环境下实现所述高温加热净化、高温Cs/O循环激活、低温Cs激活步骤、低温加热净化、低温Cs/O循环激活步骤的工艺设计，便于根据以上过程中中空度的变化判断是否在光电阴极表面是否有气体溢出，便于判断激活过程是否完全，有利于得到脱附效果良好的光电阴极。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明的结构不仅限于以下实施例。

实施例1：

一种NEA光电阴极制备工艺，包括对P型GaN材料顺序进行的高温Cs/O循环激活和低温Cs激活，所述高温Cs/O循环激活步骤之前还包括顺序进行的化学清洗、高温加热净化，高温Cs/O循环激活和低温Cs激活步骤之间还包括低温加热净化，低温Cs激活步骤之后还包括低温Cs/O循环激活步骤；

所述化学清洗包括将样品采用四氯化碳、丙酮、无水乙醇、去离子水按先后顺序进行超声波清洗，且清洗时间均在4-5min范围内；