[发明专利]一种提高铟镓砷光电阴极近红外波段响应的激活方法

说明书

本发明公开了一种提高铟镓砷光电阴极近红外波段响应的激活方法，包括依次采用卤素灯白光光源和1064nm激光光源照射的铯源、氧源交替两步激活。本发明可以得到近红外长波段量子效率更高的铟镓砷光电阴极。

技术领域

本发明属于光电发射材料激活技术，具体为一种提高铟镓砷光电阴极近红外波段响应的激活方法。

背景技术

铟镓砷(InGaAs)光电阴极是近红外微光夜视器件的核心组成部分，能够将近红外波段光信号转化为电信号，作为近红外波长激光响应的光电器件，适用于激光距离选通成像系统。同时作为一种真空电子源，在高能物理、电子束曝光等领域也具有重要应用。在目前光电阴极应用中，要求能够制备出一种量子效率尽可能高且近红外波段响应好的光电阴极，然而阴极在近红外波段的量子效率的提高仍是实用化过程中所面临的一个技术难题。超高真空环境下的激活方法是决定负电子亲和势InGaAs光电阴极性能的重要环节，激活过程中开启铯氧源的时间、顺序，流量比等因素都会影响最终光电阴极的近红外波段响应性能。

传统的铯氧激活工艺是：在超高真空环境下，通过在洁净的InGaAs材料表面交替覆盖铯、氧的方式制得负电子亲和势光电阴极。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，然而采用这种铯氧激活方法得到的InGaAs光电阴极，在近红外波段，尤其是1064nm处的光谱响应并不令人满意。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高铟镓砷光电阴极近红外波段响应的激活方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种提高铟镓砷光电阴极近红外波段响应的激活方法，包括铯源激活和氧源激活，第一步激活过程中用一个卤素灯白光光源垂直照射阴极面，第二步激活过程中用1064nm激光器，具体步骤如下：

步骤1、对待激活样品进行化学清洗和高温净化；

步骤2、开启卤素灯白光光源，开启铯源，卤素灯白光光源以及铯源垂直照射阴极面，光电流逐渐上升，光电流达到峰值后下降；

步骤3、当光电流下降到设定阈值范围时，开启氧源，并保持铯源开启状态，光电流转为上升；

步骤4、当光电流再次到达峰值时关闭氧源；

步骤5、重复步骤3和步骤4，直到光电流的峰值电流不再增加时，先后关闭氧源和铯源，结束第一步激活；

步骤6、将卤素灯白光光源更换为1064nm激光垂直照射阴极面，开启铯源，当光电流开始下降时关闭铯源并开启氧源，光电流转为上升；

步骤7、当光电流到达峰值时关闭氧源并开启铯源，光电流先下降然后立刻上升；

步骤8、当光电流再次到达峰值时关闭铯源并开启氧源，光电流先小幅下降然后立刻上升；

步骤9、当光电流到达峰值再次下降时关闭氧源，光电流回升并保持稳定；

步骤10、关闭激光器，激活结束。

优选地，步骤1化学清洗方法为：去除样品表面的油脂，放入盐酸和异丙醇混合溶液中刻蚀，用去离子水将样品充分冲洗干净。

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℃。

优选地，超高真空系统的真空度不低于10^-7Pa数量级。

优选地，设定阈值范围为光电流峰值的50％～85％。