[发明专利]变组分反射式NEA AlxGa1-xN纳米线阵列光电阴极及制备方法

说明书

本发明提供了一种变组分反射式NEAAl_xGa_1‑xN纳米线阵列光电阴极，其特征在于，该光电阴极自下而上由衬底层、若干p型GaN纳米线、若干组分渐变p型Al_xGa_1‑xN纳米线和Cs/O激活层组成；所述组分渐变p型Al_xGa_1‑xN纳米线是由9个自下而上Al组分降低的层堆叠而成，组分渐变p型Al_xGa_1‑xN纳米线与p型GaN纳米线接触，Cs/O激活层覆盖于整个纳米线阵列表面。

技术领域

本发明涉及一种紫外探测材料技术，特别是一种变组分反射式NEA Al_xGa_1-xN纳米线阵列光电阴极及制备方法。

背景技术

AlGaN光电阴极是一种基于外光电效应的光电发射材料，通过在表面吸附Cs/O等原子降低光电发射材料表面的逸出功，从而降低材料表面的真空能级，进一步获得负电子亲和势(NEA)AlGaN光电阴极，提高了其量子效率，与传统的正电子亲和势(PEA)紫外光电阴极相比，NEA AlGaN光电阴极显示了量子效率高、暗发射电流小、紫外可见光抑制比高、稳定性好、发射电子能量分布集中等众多优点，因此在紫外探测以及真空电子源领域具有极大的应用潜力。

一般的AlGaN光电阴极均采用薄膜材料制成，薄膜材料具有生长工艺成熟，成膜质量好等优点，但薄膜材料的反射率大，不能充分吸收入射光的能量。然而随着纳米技术的兴起，纳米材料在许多领域发挥着越来越重要的作用。AlGaN纳米线阵列结构是一种新型的准一维纳米结构，具有不同于AlGaN薄膜材料的新型物理或者化学特性。当光子接触表面纳米尺度的阵列时发生光吸收效应，没有被吸收而透过的光子也会由于反射或折射作用最终被吸收掉，很难逃出来，形成“光子捕获效应”，提高了光子的吸收率，可以进一步提高AlGaN光电阴极的量子效率。

高的量子效率有助于提高探测器的灵敏度和信噪比，从而显著提高探测系统的探测距离与“日盲”区的紫外探测能力。虽然采用纳米线阵列结构提高了量子效率，但是为了更好地满足探测要求，AlGaN纳米线阵列的量子效率还可以进一步得到提高。目前AlGaN纳米线采用的是单一Al组分，入射光照射到纳米线阵列上产生电子，而单一Al组分对于电子在光电发射材料中的输运阻力较大，因此单一组分的AlGaN纳米线阵列不能进一步提高光电阴极的光电发射性能。

现在对于Al组分纳米线阵列结构提出的生长方式主要是采用刻蚀的方法，但是刻蚀会破坏纳米线阵列侧壁上的Al组分含量，而且刻蚀得到的GaN纳米线阵列直径较大，表面破坏的程度较大，所以迫切需要通过改善生长方法来得到生长质量较高的变Al组分的GaN纳米线的阵列。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变组分反射式NEA Al_xGa_1-xN纳米线阵列光电阴极及制备方法，在提高光子的吸收率的同时，形成内建电场减少光电子的输运阻力，从而提高Al_xGa_1-xN纳米线阵列光电阴极的量子效率。

实现本发明目的的技术方案为：一种变组分反射式NEA Al_xGa_1-xN纳米线阵列光电阴极，其特征在于，该光电阴极自下而上由衬底层、若干p型GaN纳米线、若干组分渐变p型Al_xGa_1-xN纳米线和Cs/O激活层组成；所述组分渐变p型Al_xGa_1-xN纳米线是由9个自下而上Al组分降低的层堆叠而成，组分渐变p型Al_xGa_1-xN纳米线与p型GaN纳米线接触，Cs/O激活层覆盖于整个纳米线阵列表面。