[发明专利]一种高量子效率的纳米阵列光电阴极及其制备方法

权利要求书

1.一种高量子效率的纳米阵列光电阴极，其特征在于：包括正极、负极、指数掺杂层、绝缘层；

所述正极为纳米条带阵列；所述正极的材料和所述负极的材料均为Mo，绝缘层的材料为Al₂O₃；所述正极接入电源正极，所述负极接入电源负极；

其中所述指数掺杂层包括阴极发射层、保护层和基底；

所述阴极发射层为纳米圆柱；阴极发射层材料为指数掺杂的In_0.53Ga_0.47As，保护层材料为In_0.63Ga_0.37As，基底材料为n型GaAs(100)基底。

2.根据权利要求1所述的高量子效率的纳米阵列光电阴极，其特征在于：所述阴极发射层掺杂浓度范围由体内到表面的范围是1×10¹⁹cm^-3—1×10¹⁸cm^-3。

3.根据权利要求1所述的高量子效率的纳米阵列光电阴极，其特征在于：所述阴极发射层厚度为1.6μm—2.2μm。

4.根据权利要求1所述的高量子效率的纳米阵列光电阴极，其特征在于：圆柱直径为3μm—10μm，纳米柱阵列间距为1μm—7μm。

5.根据权利要求1所述的高量子效率的纳米阵列光电阴极，其特征在于：所述保护层浓度为1×10¹⁹cm^-3，厚度为3μm—5μm。

6.根据权利要求1所述的高量子效率的纳米阵列光电阴极，其特征在于：所述基底厚度为10μm—30μm。

7.根据权利要求1所述的高量子效率的纳米阵列光电阴极，其特征在于：所述正极厚度为150nm。

8.根据权利要求1所述的高量子效率的纳米阵列光电阴极，其特征在于：所述负极厚度为250nm。

9.根据权利要求1所述的高量子效率的纳米阵列光电阴极，其特征在于：所述绝缘层的厚度为10μm—15μm。

10.包括权利要求1-9任意一项所述高量子效率的纳米阵列光电阴极的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

第一步：通过制造柔性纳米孔阵列压模来复制通过电子束光刻和反应离子刻蚀制成的纳米柱图案；

第二步：在衬底上生长保护层以及阴极发射层；

第三步：对光电阴极样品进行化学清洗，再将其沉积在负极上；

第四步：将绝缘层材料沉积到阴极发射层上，然后使用事先制备好的模具对绝缘层和发射层进行压印；

第五步：制备纳米条带阵列的正极结构，再将正极材料沉积到绝缘层上；

第六步：在正极与负极之间通过外接电源相接，并进行封装。