[发明专利]一种提高GaAs光电阴极稳定性的激活方法

说明书

本发明公开了一种提高GaAs光电阴极稳定性的激活方法，包括两次Cs/Li/NF₃激活，分别在两次高温净化之后各进行一次激活。本发明的操作步骤少，Cs源一直保持开启状态，Li源的开启和关闭只需判定光电流的大小，NF₃的开启和关闭只需控制阀门开关，可操作性强，且光电阴极稳定性提升显著。

技术领域

本发明属于GaAs光电阴极激活技术，具体为一种提高GaAs光电阴极稳定性的激活方法。

背景技术

GaAs光电阴极是现代微光夜视器件的重要组成部分，在微光像增强器、透射电子显微镜、新型太阳能电池等领域具有广泛应用。在目前光电阴极应用中，GaAs光电阴极的稳定性较低是一技术难题，阻碍了GaAs光电阴极的实用化发展。因此，如何制备出高稳定性的GaAs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GaAs光电阴极的性能好坏，激活过程中激活源的种类、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稳定性产生很大影响。

在目前的GaAs光电阴极激活工艺中，最为常用的是Cs/O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GaAs光电阴极表面进行第一次Cs/O交替激活，然后在低温净化的GaAs光电阴极表面进行第二次Cs/O交替激活。激活时采用白光光源照射阴极表面，Cs/O激活使GaAs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GaAs光电阴极稳定性较差，第二次激活相对第一次激活在稳定性方面的提升较小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高GaAs光电阴极稳定性的激活方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种提高GaAs光电阴极稳定性的激活方法，具体步骤如下：

步骤1、对GaAs光电阴极进行化学清洗和高温净化；

步骤2、开启光源并进行第一次激活；开启Cs源和Li源，光电流开始上升；

步骤3、当光电流达到第一个峰值时关闭Li源，光电流转为下降，当光电流下降至第一个峰值电流的40％～60％时开启NF₃进气阀门，光电流再次上升；

步骤4、当光电流上升至第一个峰值电流的3倍时开启Li源，当光电流下降至前一峰值电流的60％～80％时关闭Li源；当光电流上升至第一个峰值电流的6倍时开启Li源，当光电流下降至前一峰值电流的60％～80％时关闭Li源；

步骤5、当光电流峰值不再增大时关闭NF₃进气阀门，关闭Cs源，关闭光源，结束第一次激活；

步骤6、对GaAs光电阴极进行第二次高温净化；

步骤7、开启光源并进行第二次激活，开启Cs源和Li源，光电流开始上升，当光电流达到第一个峰值时关闭Li源，光电流转为下降，当光电流下降至第一个峰值电流的40％～60％时开启NF₃进气阀门，光电流再次上升；

步骤8、当光电流上升至第一个峰值电流的3倍时开启Li源，Li源开启2～5min后关闭，当光电流上升至第一个峰值电流的6倍时开启Li源，当光电流下降至前一峰值电流的60％～80％时关闭Li源，当光电流增加速率变缓直至达到峰值时开启Li源，当光电流下降至前一峰值电流的60％～80％时关闭Li源；

步骤9、当光电流峰值不再增大时关闭NF₃进气阀门，关闭Cs源，关闭光源，结束激活。

优选地，步骤1中的化学清洗方法具体为：

对GaAs光电阴极表面进行紫外臭氧清洗；

去除GaAs光电阴极表面的油脂；

将GaAs光电阴极放入HF溶液中刻蚀；