[发明专利]提高GaAs光电阴极稳定性的Cs/NF3激活方法

说明书

本发明涉及提高GaAs光电阴极稳定性的Cs/NF₃激活方法，即在超高真空激活系统中，采用Cs源和NF₃源共同进行GaAs光电阴极激活。包括如下步骤：1、对GaAs光电阴极进行脱脂清洗；2、对GaAs光电阴极进行化学刻蚀；3、在超高真空系统中对GaAs光电阴极进行高温净化；4、对净化后的GaAs光电阴极在红光波段的单色光光照下进行Cs/NF₃激活。通过上述方式，本发明可以得到光谱响应更高、稳定性更好的GaAs光电阴极。

技术领域

本发明属于半导体光电发射材料制备技术领域，具体涉及提高GaAs光电阴极稳定性的Cs/NF₃激活方法。

背景技术

GaAs光电阴极在可见光和近红外区域具有较高的响应能力和较小的暗发射电流，且发射电子能量和角度分布集，因此在微光夜视成像器件和自旋极化电子源以及半导体敏感器件等领域得到了广泛应用。国内外研究机构一直致力于研究如何提高GaAs基光电阴极的光谱响应以及整体性能。高性能的GaAs光电阴极的研制对光阴极的制备系统提出了很高的要求。制备光阴极的过程与系统真空度、阴极材料晶面与清洁程度、表面吸附情况等因素密切相关。在目前光电阴极应用中，要求能够制备出工作寿命和储存寿命长的光电阴极。NEA GaAs光电阴极激活工艺的效果取决于表面净化程度、激活源材料、激活步骤、激活光照条件等多方面因素。

目前国内使用较多的是基于Cs/O₂交替激活的GaAs光电阴极激活方法，包括采用Cs源持续打开，而根据光电流的变化情况通O₂的激活过程；还有才有Cs源和O₂源轮流交替的激活过程，等等。实验表明这些Cs/O₂激活方法得到的GaAs光电阴极的稳定性均较差。究竟应该采用何种激活方法可以提高阴极激活后的工作寿命，仍有待研究。

总之，现有技术存在的问题是对GaAs光电阴极的激活效果不够好。

发明内容

1.所要解决的技术问题：

针对上述技术问题，本发明提出一种提高GaAs光电阴极稳定性的Cs/NF₃激活方法，本方法采用通Cs，同时通入NF₃的方法对GaAs光电阴极进行激活，能够显著提高GaAs光电阴极的稳定性。

2.技术方案：

一种提高GaAs光电阴极稳定性的Cs/NF₃激活方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、将GaAs光电阴极放入有机溶剂进行脱脂清洗。

步骤二、将脱脂后的GaAs光电阴极放入酸溶液中进行化学刻蚀。

步骤三、将刻蚀后的GaAs光电阴极放入超高真空系统中进行高温加热净化。

步骤四、将超高温系统的温度降至室温后向GaAs光电阴极通Cs，GaAs光电阴极的光电流或量子效率开始增长，直至到达首个Cs峰。

步骤五、继续对GaAs光电阴极通Cs并使之过量，当GaAs光电阴极的光电流即量子效率下降到首个Cs峰值的70%~80%时，继续通Cs，同时通入NF₃，使得GaAs光电阴极的光电流或量子效率又开始增长。

步骤六、当GaAs光电阴极的光电流或量子效率上升到第2个峰值保持一段时间后关闭Cs源，使GaAs光电阴极的光电流或量子效率再次上升到峰值，此时关闭NF₃，激活结束。

进一步地，步骤一的脱脂清洗的具体过程为：将 GaAs光电阴极依次放入装有四氯化碳、丙酮、无水乙醇和去离子水的容器中，同时将放入GaAs光电阴极的有机溶剂的容器放入超声波清洗器中进行超声波清洗5~10分钟。