[发明专利]一种光电阴极及其制备方法

权利要求书

1.一种光电阴极，其特征在于，所述光电阴极包括衬底、形成在衬底上的p型AlN缓冲层、形成在p型AlN缓冲层上的p型Al_xGa_1-xN发射层和形成在p型Al_xGa_1-xN发射层上的半导体表面层；

其中，所述半导体表面层的材料为室温下禁带宽度≤2.3eV的半导体材料，所述p型Al_xGa_1-xN发射层中x的范围为0≤x＜1。

2.根据权利要求1所述的光电阴极，其特征在于，所述半导体表面层的材料为n型、本征或p型的III-V族晶体材料。

3.根据权利要求2所述的光电阴极，其特征在于，所述半导体表面层的材料为p型III-V族晶体材料，掺杂原子为Zn或Be，掺杂浓度≤1×10²⁰cm^-3。

4.根据权利要求2所述的光电阴极，其特征在于，所述半导体表面层的材料为n型III-V族晶体材料，掺杂原子为Si、Sn、Ge、C、Te或S，掺杂浓度≤1×10²⁰cm^-3。

5.根据权利要求1～4任一所述的光电阴极，其特征在于，所述半导体表面层的厚度h的范围为0<h≤200nm。

6.根据权利要求1～4任一所述的光电阴极，其特征在于，所述p型AlN缓冲层的掺杂原子为Mg，掺杂浓度≤1×10¹⁹cm^-3。

7.根据权利要求1～4任一所述的光电阴极，其特征在于，所述p型Al_xGa_1-xN发射层的掺杂原子为Mg，浓度梯度数为m，且m≥1，掺杂浓度从半导体表面层往p型AlN缓冲层方向依次为N₁、N₂、…、N_m-1、N_m，且满足1×10¹⁵cm^-3≤N₁≤N₂≤…≤N_m-1≤N_m≤1×10²⁰cm^-3。

8.根据权利要求1～4任一所述的光电阴极，其特征在于，所述p型Al_xGa_1-xN发射层包括n个p型Al_xGa_1-xN子层，其中n≥1，从半导体表面层往p型AlN缓冲层方向每一层p型Al_xGa_1-xN子层的Al组分依次为x₁、x₂、…、x_n-1、x_n，且满足0≤x₁≤x₂≤…≤x_n-1≤x_n＜1。

9.一种光电阴极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在衬底上形成p型AlN缓冲层，在p型AlN缓冲层上形成p型Al_xGa_1-xN发射层，在p型Al_xGa_1-xN发射层上形成半导体表面层，得到光电阴极材料；对光电阴极材料进行激活，得到光电阴极。

10.根据权利要求9所述的一种光电阴极的制备方法，其特征在于，所述激活方式为退火激活。