[发明专利]一种提高InGaAs光电阴极量子效率的激活方法

说明书

本发明公开了一种提高InGaAs光电阴极量子效率的激活方法，包括铯、氧激活和铯、NF₃激活的两次激活，具体为：对InGaAs光电阴极进行第一次高温净化；开启铯源，当光电流下降到峰值电流的50％～85％时，开启氧源，并保持铯源开启，当光电流再次到达峰值时关闭氧源；对InGaAs光电阴极进行第二次高温净化；开启铯源，当光电流下降到峰值电流的50％～85％时，开启NF₃进气阀门，使NF3气体进入激活腔体，并保持铯源开启，当光电流曲线上升速率小于0.2μA/min，关闭NF₃进气阀门，关闭铯源。本发明可以得到量子效率更高的InGaAs光电阴极。

技术领域

本发明属于InGaAs光电阴极激活技术，具体为一种提高InGaAs光电阴极量子效率的激活方法。

背景技术

InGaAs是微光夜视探测成像领域应用十分广泛的三元半导体材料，对其表面进行适当的敏化可以生成负电子亲和势(NEA)表面。InGaAs光电阴极在1～3μm的近红外区域具有较好的光谱响应，对于制备高性能的近红外微光夜视器件和系统有重要意义。在目前光电阴极应用中，InGaAs光电阴极近红外波段的量子效率较低是一技术难题，阻碍了阴极的实用化发展。因此，如何降低InGaAs阴极表面电子亲和势制备出高量子效率的InGaAs光电阴极就变得至关重要。超高真空环境下的激活工艺很大程度上决定了NEA InGaAs光电阴极的性能好坏，激活过程中激活源材料种类、激活源交替顺序，以及激活源气体流量比等因素都对光电阴极的量子效率产生很大影响。

在目前的两步激活工艺中，最为常用的是铯氧高低温两步激活工艺。在超高真空环境下，首先在化学清洗和高温净化后的InGaAs光电阴极表面进行第一次铯氧交替激活，然后在低温净化的InGaAs光电阴极表面进行第二次铯氧交替激活。激活时采用白光光源照射阴极表面，铯氧激活使InGaAs光电阴极表面势垒降低，从而得到负电子亲和势光电阴极。但采用这种高低温两步激活方法得到的InGaAs光电阴极量子效率较低，第二次激活相对第一次激活在量子效率方面的提升较小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高InGaAs光电阴极量子效率的激活方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种提高InGaAs光电阴极量子效率的激活方法，具体步骤如下：

步骤1、对InGaAs光电阴极进行化学清洗，并放入超高真空系统中进行第一次高温净化；

步骤2、开启在超高真空系统中铯源，垂直照射InGaAs光电阴极；

步骤3、当光电流达到峰值后下降到设定阈值范围时，开启氧源，并保持铯源开启，光电流转为上升，当光电流再次到达峰值时关闭氧源；

步骤4、重复步骤3，直到光电流达到最大峰值，先后关闭氧源和铯源，结束第一次激活过程；

步骤5、对InGaAs光电阴极进行第二次高温净化；

步骤6、开启铯源，光电流逐渐上升，光电流达到峰值后下降；

步骤7、当光电流下降到设定阈值范围时，使NF3气体进入超高真空系统的激活腔体，并保持铯源开启，光电流逐渐上升，当光电流曲线上升速率小于0.2μA/min，关闭NF₃进气阀门，关闭铯源，结束整个激活过程。

优选地，步骤1中的化学清洗方法具体为：

去除InGaAs光电阴极表面的油脂；

将InGaAs光电阴极放入盐酸和异丙醇混合溶液中刻蚀；

用去离子水把InGaAs光电阴极冲洗干净。

优选地，步骤1中高温净化步骤为：将化学清洗后的样品放入超高真空系统中进行15～40分钟的加热，加热温度为550～650℃。