一、NEA光电阴极的性能参数评估(论文文献综述)
戴庆鑫[1](2020)在《负电子亲和势GaAs光电阴极Cs/NF3激活技术及特性评估研究》文中进行了进一步梳理GaAs光电阴极因发射电子角度集中、自旋极化率高和量子效率高等优点,被应用于微光夜视和高能物理等领域。GaAs光电阴极的稳定性是描述其性能好坏的重要参数,适当的激活工艺可以提高其稳定性。为了提高GaAs光电阴极的激活工艺水平,改善GaAs光电阴极的稳定性,使GaAs光电阴极可以在更多领域中得到应用,本文对GaAs光电阴极的Cs/NF3激活工艺进行了吸附模型、NF3气体流量控制、Cs/NF3激活方式和阴极稳定性等方面的研究。首先,基于密度泛函的第一性原理,构造了不同GaAs表面吸附模型。分析了Cs/NF3吸附过程中材料性质的变化,并对比不同Cs/NF3比例的吸附模型,计算结果表明6Cs/1NF3吸附比例的模型功函数最小,吸附能较大。与相同吸附比例下Cs/O模型进行了对比,得出了Cs/NF3吸附的GaAs表面模型更加稳定的结论。为下一步的Cs/NF3激活工艺的研究提供理论指导。其次,介绍了改进后的光电阴极制备与表征超高真空互联系统,描述了这个系统的各部分组成。该系统可以实现多信息的在线测控,包括激活光电流、系统真空度、激活源电流等信息。介绍了超高真空系统获得超高真空的流程,提出了一种高纯NF3气体的微量可调进气方法。再者,设计了GaAs光电阴极Cs/NF3高低温两步激活实验,分析了高低温两步激活对激活工艺的影响。结果表明,在GaAs光电阴极Cs/NF3激活工艺中进行高低温两步激活,可以提升GaAs光电阴极的量子效率。最后,进行了GaAs光电阴极Cs/NF3激活实验稳定性测试,在光照条件下测试GaAs光电阴极激活后的光电流衰减,在无光照条件下测试GaAs光电阴极量子效率的衰减。设计了GaAs光电阴极Cs/O激活实验与之对比,实验结果表明采用Cs/NF3激活得到的GaAs光电阴极的稳定性比Cs/O激活得到的光电阴极更佳。
方城伟[2](2020)在《GaAs(100)光电阴极的表面净化评估和工艺优化研究》文中研究指明GaAs光电阴极因其优良的光电特性,被广泛应用于微光夜视等领域。而GaAs光电阴极的表面净化一直是主要研究热点之一。因国内外各自的制备系统不同以及GaAs阴极材料生长方法的不同,对于GaAs表面净化工艺的研究结果存在差异。在此背景下,本文基于“光电阴极制备与表征超高真空互联系统”,针对GaAs(100)光电阴极的表面净化展开研究,重点围绕阴极表面杂质吸附、清洁工艺优化和净化评估,以此提升负电子亲和势(NEA)GaAs(100)光电阴极的光电发射性能。首先运用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,构建了氧原子和碳原子在富As重构GaAs(100)β2(2×4)表面不同位置的吸附模型。通过分析吸附模型的结构变化、功函数、吸附能以及光学性质,发现杂质原子的吸附改变了GaAs(100)表面的电子原子结构,进而影响了As二聚体的稳定性。杂质吸附使得表面功函数均变大,不同位置的吸附结构呈现出不同的吸附能,不同吸附表面光学性质也有所差异。其中氧原子吸附模型中As-O-Ga结构成键最不易被去除,碳原子的吸附会使As二聚体断裂并出现悬空键。其次介绍了课题组新研制的“光电阴极制备与表征超高真空互联系统”,该系统集多种表面分析手段为一体,真空度更高、测控与表征技术更先进。基于系统,设计了一系列表面清洁实验。在课题组原有的化学清洗方法基础上增加了紫外臭氧清洗方法,设计了紫外臭氧处理和去油脂的对比实验、紫外臭氧处理和去油脂的结合实验。在高温加热清洗中,设计了不同温度下的残气分析对比实验和不同温度高温加热的表面分析实验。并介绍了系统表面分析手段在实验中的应用,特别是X射线光电子能谱仪(XPS)的微区分析应用。借助系统的表面分析手段,对各项表面清洁实验进行了评估。利用XPS表面微区分析技术,表征了化学清洗和紫外臭氧结合实验的清洁效果。分析表明,该净化方法使得GaAs(100)表面包括氧化物在内的杂质含量最低,氧化层厚度最小,并形成良好的富砷表面更适用于高温加热清洗。利用四极质谱仪(QMS)对高温加热脱附的残气进行分析,发现某些特定气体如As H3和As2的脱附解吸规律可以作为判断GaAs光电阴极表面清洁度的可靠标准之一。利用XPS和紫外光电子能谱仪(UPS)分析不同温度高温加热后的GaAs(100)表面,表征了表面的化学组成成分和价带谱。最后,对经过不同净化工艺处理后的GaAs(100)光电阴极开展了激活对比实验,对激活后的光电阴极进行了原位表面分析。结合光电流和光谱响应曲线分析,验证了优化后的表面净化工艺可以得到表面更清洁、发射性能更好的光电阴极。
朱莎露[3](2019)在《Ga1-xAlxAs光电阴极材料特性研究及分析》文中研究表明随着社会的高速发展,科技的迅猛进步,人们对于海洋,太空,荒漠等未知地域的探索越来越频繁。GaAlAs光电阴极以其良好的光电发射性能,高灵敏度,长寿命和低成本等优点成为夜视技术发展,海洋探测领域和海底成像领域的重要光电器件。然而,在目前研究中,对Ga1-xAlxAs光电阴极的性能及GaAlAs在不同Al组分下的特性变化规律还探究得不够完善,不同的掺杂方式,不同的掺杂原子,不同的掺杂结构的Ga1-xAlxAs光电阴极光电特性研究还有待加深。本文基于第一性的理论计算,研究Ga1-xAlxAs的光电特性,不同Al组分的单原子掺杂特性;生长不同的Ga1-xAlxAs光电阴极材料,进行Cs-O激活,衰减,掺杂方式对Ga1-xAlxAs光电阴极的性能影响;同时设计瞬态飞秒激光反射率测量系统,研究Ga1-xAlxAs的瞬态光学特性。本文的主要研究内容包括:1、简要叙述光电阴极的主要结构种类和解释光电阴极内部的电子出射原理,结合理论知识,利用Material Studio软件,基于第一性原理的CASTEP计算方法,建立不同Al组分Ga1-xAlxAs(x=01)超晶胞原子晶体模型,x的值分别取0,0.125,0.25,0.63,1。计算不同Al组分的形成能,能带结构,光吸收系数,得出光电特性与Al组分的变化规律。2、利用Material Studio软件,建立低Al组分x=0.125的Ga0.875Al0.125As和高Al组分x=0.63的Ga0.37Al0.63As超晶胞原子晶体模型,将单原子Be原子及Zn原子分别以替位掺杂和间隙掺杂这两种掺杂方式添加于Ga0.875Al0.125As和Ga0.37Al0.63As晶体结构中。计算这两个掺杂原子的不同掺杂方式下的能带结构,态密度,电荷集居数,光吸收系数,反射率,能量损失等特性,比较观察Be原子和Zn原子掺杂后对Ga1-xAlxAs光电性质有何影响,掺杂方式对Ga1-xAlxAs光电特性有何影响,掺杂效应与不同Al组分的关系等。得出Be、Zn单原子掺杂对Ga1-xAlxAs的光电特性的影响。3、生长指数掺杂GaAs,均匀掺杂GaAs及指数掺杂的Ga0.37Al0.63As光电阴极结构,研究比较这三种光电阴极的光谱响应,量子效率;交替通入Cs源与O源下的Ga1-xAlxAs光电流曲线对比;同一光照下的Ga1-xAlxAs的衰退情况分析;发射层不同掺杂方式的GaAs光电阴极光电特性分析。4、利用飞秒激光瞬态反射率测量系统,探测指数掺杂Ga0.37Al0.63As,指数掺杂GaAs和均匀掺杂GaAs这三种光电阴极结构的瞬时反射率特性随延迟时间的变化。研究光电阴极瞬时反射率变化过程,探索分析其可能的形成原因,为研究半导体的瞬态特性研究提供了良好的参考。
邓文娟[4](2018)在《GaAs阵列光电阴极的结构设计与制备研究》文中认为NEA(Negative Electron Affinity,负电子亲和势)GaAs光电阴极材料表面有效电子亲和势小于零,其量子效率大大提高,成为当前最灵敏的光电探测与光电发射材料之一,主要用于微光成像与高性能电子源等领域。量子效率、光谱响应范围是研究光电阴极需要关注的主要性能指标,新技术的发展对这些指标也提出了更高的要求。如何提高GaAs NEA光电阴极性能成为值得探索的课题,逐渐兴起的纳米技术,为这种探索提供了研究方向。半导体微/纳米线阵列是典型代表之一,进入半导体阵列的光子因为捕获效应最终被有效吸收。此外,微/纳米线半径小,表面积大,光电子容易输运到表面,从而隧穿表面发射出去。本文鉴于NEA GaAs微/纳米线阵列光电阴极的重要理论及应用前景,就GaAs微/纳米线阵列能带结构、制备工艺、光电特性,GaAs阵列光电阴极光电发射理论、光电阴极制备等方面开展研究。首先,从半导体光电发射、量子力学等理论着手,研究进入阵列光电阴极的光电子在阵列线内部、能带弯曲区及隧穿表面时体现的输运特性。利用有限差分数值方法仿真GaAs纳米阵列光学特性,获取合理的入射光角度、阵列尺寸、占空比等影响光电阴极性能的参数值。其次,探索了GaAs微米阵列的工艺制备过程,对比了不同直径与形状GaAs微米线阵列与GaAs薄膜漫反射谱、光致发光谱。探索了GaAs纳米阵列制备过程,研究了单分散SiO2微球制备方法,并采用气液面自组装法,实现非密堆积SiO2微球自组装,获得SiO2单层微球薄膜,并以此为阻挡层,刻蚀SiO2微球以调制纳米线直径及占空比,并获得所需结构GaAs纳米线阵列。第三,比较了不同形状GaAs微米阵列光电阴极的光电流响应。相比圆形GaAs微米阵列,方形GaAs微米阵列具有更好的光谱响应。此外,首次对采用胶体晶体刻蚀工艺制备的GaAs纳米阵列表面做了激活,测得其量子效率为无结构衬底薄膜光电阴极的4.7倍。第四,研究了变掺杂、变组分AlGaAs/GaAs光电阴极分辨力特性,建立了相关理论模型及对其各影响因素进行了仿真。通过分析可知,反射式光电阴极调试传递函数(modulation transfer function,简称MTFs)值比透射式更高;变组分结构比变掺杂结构对于光电阴极MTFs改善效果更好;透射式光电阴极,指数掺杂线性组分结构MTFs值最高,而反射式光电阴极则线性掺杂线性组分结构MTFs值最高。第五,对变掺杂变组分AlGaAs/GaAs纳米线器件的微观光电流特性进行了探索,首次建立了小注入时变掺杂和变组分AlGaAs/GaAs纳米器件扫描光电流谱动态模型,对AlGaAs/GaAs纳米线器件扫描光电流进行了理论研究及仿真。通过仿真结果可以分析材料的掺杂类型、组分变化特性等。
冯琤[5](2018)在《变组分变掺杂AlxGa1-xAs/GaAs光电阴极理论与制备工艺研究》文中进行了进一步梳理变组分变掺杂结构有助于提升AlxGa1-xAs/GaAs光电阴极的光电发射性能,为了完善变组分变掺杂AlxGa1-xAs/GaAs光电阴极的理论体系、优化AlxGa1-xAs/GaAs光电阴极的制备工艺,本文围绕变组分变掺杂AlxGa1-xAs/GaAs光电阴极的光学性能理论、量子效率理论、阴极净化工艺和激活工艺等方面开展了系统研究。针对变组分变掺杂AlxGa1-xAs/GaAs光电阴极光学性能研究的缺乏,根据薄膜光学矩阵理论,推导了变组分变掺杂AlxGa1-xAs/GaAs光电阴极的光学性能计算公式,得到变组分变掺杂AlxGa1-xAs/GaAs光电阴极组件的反射率、透射率和吸收率。分析了 GaAs发射层、AlxGa1-xAs缓冲层厚度和Al组分的变化对变组分变掺杂AlxGa1-xAs/GaAs光电阴极反射率、透射率和吸收率的影响。为深入了解变组分变掺杂AlxGa1-xAs/GaAs光电阴极的光学性能提供理论依据。根据提出的变组分变掺杂AlxGa1-xAs/GaAs光电阴极的结构,通过求解一维连续性方程,推导了变组分变掺杂AlxGa1-xAs/GaAs光电阴极的理论量子效率。分析了 GaAs发射层、AlxGa1-xAs缓冲层厚度和A1组分的变化对变组分变掺杂AlxGa1-xAs/GaAs光电阴极量子效率的影响。通过与其它结构的量子效率模型进行比较,验证了变组分变掺杂结构对量子效率的提高作用。利用推导的光学性能计算公式和量子效率理论模型,拟合实验量子效率曲线并获得了相关的阴极性能参数。结果表明建立的理论模型得到了较好的实验拟合效果。为了进一步提高AlxGa1-xAs/GaAs光电阴极的光电发射性能,利用XPS表面分析技术研究了不同化学清洗工艺的净化效果,提出了更有效的减少表面氧化物和碳污染物的化学清洗工艺。在高低温加热净化中,为了判断AlxGa1-xAs/GaAs光电阴极表面的清洁程度,分析了加热净化过程中真空系统的真空度和各种气体含量的变化曲线。对低温加热过程分别采用不同温度的变组分变掺杂AlxGa1-xAs/GaAs光电阴极样品进行实验比较,测试加热过程中系统真空度变化和激活后的阴极量子效率,确定了变组分变掺杂AlxGa1-xAs/GaAs光电阴极“高-低温”加热净化的加热温度。通过改进光电阴极的化学净化和加热净化工艺,有助于提高AlxGa1-xAs/GaAs光电阴极的量子效率。由于光电阴极的光电发射性能还与阴极的激活工艺密切相关,开展了一系列变组分变掺杂AlxGa1-xAs/GaAs光电阴极的激活实验。对不同氧源进行除气残气分析、激活过程对比,针对Ag2O氧源预热时间长、氧蒸发速率不易控制的问题,改进了使用Ag2O氧源的激活工艺,实验表明BaO2氧源的激活效果更优异。通过采用多种光照条件对AlxGa1-xAs/GaAs光电阴极进行Cs/O激活,发现了可以进一步提高AlxGa1-xAs/GaAs光电阴极量子效率,同时延长工作寿命的红光波段单色光激活工艺。实验表明,通过改善净化和激活工艺,MOCVD生长的反射式变组分变掺杂AlxGai-xAs/GaAs光电阴极的积分灵敏度提高了40%以上,且阴极稳定性得到改善。
徐源[6](2018)在《变组分变掺杂GaAlAs/GaAs光电阴极研制与光电发射性能评估》文中研究说明光电阴极的研究正朝着宽光谱蓝延伸及特定带宽和峰值光谱响应特性的方向发展,在此背景下,本文提出了变组分变掺杂GaAlAs/GaAs光电阴极的设计方案,并围绕其光电发射理论、量子效率模型、材料的结构设计、激活制备工艺及阴极的光电发射性能评估等方面开展了系统化的研究。针对变组分变掺杂GaAlAs/GaAs光电阴极能带结构的特点,在阴极表面Cs、O吸附双偶极子模型的基础上,利用Toping模型计算并比较了吸附在GaAlAs(100)和GaAs(100)表面Cs的覆盖度与电子亲和势的变化。根据薄膜光学矩阵理论建立了GaAlAs/GaAs光电阴极的光学性能计算模型。围绕Spicer光电发射“三步物理模型”,对电子的基态和受激态采用量子力学进行分析,计算了光电阴极从光电子受激跃迁、光电子在阴极体内的输运及光电子越过表面能带弯曲区并隧穿表面势垒逸出到真空的电子能量分布,并通过设定合适的边界条件求解阴极内部一维少子连续性方程,推导了变组分变掺杂宽带蓝延伸和窄带响应GaAlAs/GaAs光电阴极量子效率公式。根据GaAlAs/GaAs异质结的电子亲和势模型,分析了异质结的界面势垒。通过GaAlAs材料Al组分变化时引起的能带结构变化,研究了变组分变掺杂GaAlAs/GaAs光电阴极的能带结构模型和内建电场,以及它们对光电子的影响。针对不同应用需求,分别进行宽带蓝延伸和窄带响应GaAlAs/GaAs光电阴极结构设计与材料外延生长,最后通过电化学-电容电压(ECV)及扫描电子显微镜(SEM)分别测试了光电阴极样品内的载流子分布情况及表面形貌,对样品质量进行了评估。利用X射线光电子能谱(XPS)和Ar+溅射表面测试技术,对GaAlAs光电发射材料的表面化学清洗工艺进行研究,比较了不同清洗方法条件下的阴极表面C和O杂质的含量及量子效率的高低,发现“两步化学清洗法”不仅能有效地去除样品表面的氧化物,而且能去除一定的C杂质。通过研究高温加热净化温度和Cs/O激活电流比对光电阴极的影响,发现高温加热可以进一步脱附样品表面的C杂质,并且光电阴极对Cs、O激活电流非常敏感,Cs/O电流比过大或过小都会直接造成光电流的衰减。基于负电子亲和势(NEA)光电阴极激活及多信息量原位表征系统,对本文设计并外延的三种不同结构的阴极样品进行制备和测试,并对试验数据进行了参数拟合,充分结合试验和拟合结果对样品的光电发射性能进行了评估。通过Cs、O激活实验和重新铯化实验研究了Cs、O吸附及重新铯化对光电阴极稳定性的影响,发现窄带响应GaAlAs光电阴极表面由于容易形成稳定的Al-O键而具有更好的稳定性和重复性。通过试验发现光电阴极的表面禁带宽度变窄,并在此基础上对光电阴极量子效率曲线的“红移”现象进行了解释。
金睦淳[7](2016)在《近红外InGaAs光电阴极的制备与性能研究》文中研究说明真空探测器件中光电阴极的主要研究热点之一,是如何使其响应波段向长波(近红外)方向延伸,在此背景下,本文提出了分别以GaAs和InP为衬底材料的两种InGaAs光电阴极,用于覆盖1.06μm、1.54 μm和1.57 μm等常用激光波段的探测。围绕InGaAs光电阴极表面模型、光电发射过程、量子效率理论,以及阴极材料的结构设计、制备工艺和性能评估等方面开展了研究,其结果对推动我国近红外探测技术的发展具有重要意义。主要内容包括:基于第一性原理平面波赝势方法,计算了 InGaAs光电阴极的态密度、介电函数和复折射率等光学性质;通过光学薄膜理论,建立起多层膜系的光电阴极光吸收、反射和透射计算方法。根据NEA光电阴极光电发射机理,构建了 Cs、O吸附的表面模型。围绕Spicer光电发射"三步模型",研究近红外响应InGaAs光电阴极体内,电子吸收能量激发并向表面输运最后隧穿表面势垒逸出到真空的能量分布情况。通过求解一维少子连续方程和不同的边界条件约束,推导薄发射层的反射式InGaAs光电阴极量子效率公式,通过修正后的量子效率公式对实验曲线进行拟合,获得了表面电子逸出几率、电子扩散长度、后界面复合速率和发射层厚度等影响量子效率的参数。根据晶格失配导致的应力和位错能密度,分别计算InGaAs光电阴极外延生长在GaAs或InP衬底时的临界厚度;综合考虑外延层厚度,掺杂方式,掺杂浓度、In组分变化等方面对InGaAs光电阴极的影响,从降低晶格失配和提高光电发射性能两方面完成对InGaAs光电阴极采取变组分变掺杂的结构设计,并利用金属有机化合物气相沉淀进行外延生长。对NEA光电阴极制备与评估系统进行升级改造,扩展了光源的测试范围,增加了1.06μm近红外单色光光源和新型X射线电子能谱仪,实现了光电流、真空度、Cs、O源电流的实时采集。结合XPS分析结果和氩离子溅射对InGaAs光电阴极生长质量进行分析;通过XPS研究不同化学清洗方法和不同热净化温度对InGaAs光电阴极表面清洗效果,根据热净化过程中真空度曲线变化研究阴极表面各原子脱附过程,并探索适用于InGaAs光电阴极的热净化工艺。对不同工艺制备的InGaAs光电阴极的性能进行评估。发现采用盐酸(38%)和水1:1的混合溶液清洗2 min,随后经过"闪蒸" 625℃的热净化工艺处理可获得较好的光电发射性能。通过研究单Cs激活光谱响应截止波长的变化,分析Cs吸附对阴极表面势垒高度的影响。此外,对真空系统中不同光照强度下和衰减后多次补铯处理下InGaAs光电阴极稳定性也进行了研究。最终制备的反射式InGaAs光电阴极在1.0 μm处的辐射灵敏度为8.5 mA/W,在1.06 μm处的辐射灵敏度为0.51 mA/W,其性能优于滨松反射式InGaAs光电阴极。
赵静[8](2013)在《透射式GaAs光电阴极的光学与光电发射性能研究》文中认为本文围绕透射式GaAs光电阴极光学与光电发射性能的理论研究、结构设计与性能测试的软件研制、MBE生长阴极的实验评估、MOCVD生长的具有不同性能阴极的结构设计及实验等方面展开研究。针对透射式GaAs光电阴极光学性能研究的缺乏,根据薄膜光学矩阵理论,推导了包括玻璃基底、Si3N4增透层、Ga1-xAlxAs窗口层和GaAs发射层的透射式GaAs光电阴极光学性能计算公式,分析了除玻璃外三层材料的折射率、消光系数、厚度对光学性能曲线的影响。另外,对透射式GaAs光电阴极量子效率公式进行了光学性能的修正,同时分析了表征光学性能的吸收率与表征光电发射性能的量子效率之间的关系,研究了光学性能对光电发射性能的影响。根据透射式GaAs光电阴极光学与光电发射性能的理论计算,研制了透射式光电阴极结构设计软件,通过输入特定的设计要求参数,由软件自动计算后给出宽光谱响应或窄带响应材料结构设计结果及理论计算曲线。根据光学与光电发射性能的关系分析,研制了用于测试透射式光电阴极光学与光电发射性能的软件,通过输入波长、结构、实验光谱等,由软件自动拟合后得到阴极相关性能参数结果,实现了透射式光电阴极性能的自动测试,并提供了一种组件厚度的非接触测量手段。利用性能测试软件拟合了多种结构的MBE生长透射式GaAs光电阴极的实验反射率和透射率曲线,获得了阴极组件各个薄膜层的可靠厚度结果,提出了在MBE生长阴极的窗口层和发射层间存在一个低Al组分的过渡层。采用由光学性能修正的量子效率公式拟合了MBE生长透射式GaAs光电阴极的实验量子效率曲线,评估了多种掺杂结构的阴极光电发射性能,说明了MBE生长透射式GaAs光电阴极短波响应差、光谱特性不佳,因此结构设计有待改善。通过有效拟合美国ITT公司高性能GaAs光电阴极的实验量子效率,获得了高性能GaAs光电阴极的结构参数范围,其结果可用于指导国产GaAs光电阴极的材料设计和阴极制备。鉴于MBE生长阴极短波响应低、光谱特性差的问题,设计了宽光谱普通透射式GaAs光电阴极、蓝延伸透射式GaAs光电阴极、窄带透射式GaAlAs光电阴极,给出了满足设计要求的组件结构、Al组分、厚度、掺杂结构等。采用MOCVD生长了理论设计的三类阴极,测试了光学性能和光谱响应曲线,拟合了实验曲线并获得了性能参数。结果表明,MOCVD生长的宽光谱透射式GaAs光电阴极获得了比MBE生长阴极更好的性能。蓝延伸GaAs光电阴极积分灵敏度最高达到了1980μA/lm,窄带GaAlAs光电阴极实现了在532nm处达到峰值响应的要求,普通GaAs光电阴极的积分灵敏度最高达到了2320μA/lm,这与美国ITT公司当前对外公布的最高水平一致。
王晓晖[9](2013)在《纤锌矿结构GaN(0001)面的光电发射性能研究》文中认为本文围绕纤锌矿结构GaN光电阴极的(0001)面光电发射模型、量子效率理论、材料结构设计与生长、制备工艺和阴极性能评估等方面开展了研究。针对现有的光电阴极表面发射模型的局限性,为了更好的解释NEAGaN光电阴极(0001)面光电发射机理,建立了基于双偶极子模型的[GaN(Mg)-Cs]:[0-Cs]光电发射模型,讨论了激活过程中Cs、O在GaN(0001)表面吸附的过程,认为第一个偶极层GaN(Mg)-Cs具有统一的有利于光电子逸出的指向性,所以进Cs后光电流上升幅度很大,第二个偶极层O-Cs没有统一的指向性,只是表面的缺陷使得一部分O-Cs偶极子具有有利于光电子逸出的方向,所以进O后光电流有增长但幅度不大。讨论了NEAGaN光电阴极(0001)面的光电发射过程,并通过求解载流子扩散方程的方法获得了NEAGaN光电阴极量子效率公式。根据公式,分析了GaN发射层吸收系数αhv、电子表面逸出几率P、电子扩散长度LD、GaN发射层厚度Te以及后界面复合速率Sv对量子效率的影响。分析了不同生长方法、不同衬底和不同缓冲层材料的优劣。设计了不同p型掺杂浓度的反射式GaN光电阴极、梯度掺杂的反射式GaN光电阴极、发射层厚度150nm的透射式GaN光电阴极、以及组分渐变Ga1-xAlxN作为缓冲层的透射式GaN光电阴极。对现有的NEA光电阴极制备与评估系统进行了升级改造,增加了紫外光源和透射式的测试光路,使其可以很好的完成紫外光电阴极制备及评估的工作。利用XPS研究了三种不同的化学清洗方法对GaN(0001)表面的净化效果,认为2:2:1的H2SO4(98%):H202(30%):去离子水混合溶液是一种有效的方法。采用同样的710℃进行了两次加热并且进行了激活实验,发现第一次加热中真空度的变化曲线成“W”型,而第二次加热过程中成“V”型,并且质谱仪记录的残气成分分压的变化情况也与之相符合。进行了不同光照下激活的实验,分别在全光谱的氘灯、70μW的300nm单色光和35μW的300nm单色光光照下对GaN光电阴极进行了激活实验。对不同结构的NEAGaN光电阴极性能进行了评估,发现GaN光电阴极最佳p型掺杂浓度在1017cm-3数量级,梯度掺杂的GaN光电阴极最大量子效率达到了56%,明显优于均匀掺杂,采用Ga1-xAlxN缓冲层可以使CaN光电阴极获得更为理想的透射式的量子效率,发现透射式GaN光电阴极最佳的发射层厚度应该在90nm左右。对比了不同制备工艺获得的NEAGaN光电阴极性能,验证了化学清洗方法的优劣,发现二次加热后GaN光电阴极的性能与第一次没有明显的变化,300nm单色光光照下激活的GaN光电阴极性能要优于氘灯的。最后对比了GaN与GaAs光电阴极的性能,发现NEAGaN光电阴极在稳定性上要好于GaAs。本文研究工作围绕NEAGaN光电阴极的相关理论和技术,在紫外光电阴极及紫外探测技术等方面具有参考和促进意义。
石峰[10](2013)在《透射式变掺杂GaAs光电阴极及其在微光像增强器中应用研究》文中研究说明为了提高我国三代微光像增强器的技术水平,本文围绕透射式变掺杂GaAs光电阴极材料及组件的制备及评价、组件光学性能、自动激活技术、透射式光谱响应理论以及透射式变掺杂GaAs光电阴极应用等方面开展了系统研究。采用MBE和MOCVD生长了八种不同掺杂结构的透射式变掺杂GaAs光电阴极材料,对光电阴极材料进行了电化学C-V测试,说明了光电阴极材料实现指数掺杂、梯度掺杂、变组分等不同结构的可行性。对阴极材料和组件进行了X射线衍射测试,建立了GaAlAs/GaAs光电阴极X射线相对衍射强度与灵敏度之间的关系,提出了用X射线相对衍射强度评价GaAlAs/GaAs光电阴极晶体结构的完整性。建立了透射式阴极组件薄膜光学矩阵理论模型,分析了透射式GaAs光电阴极组件反射率和透射率曲线与膜层几何厚度的关系。利用分光光度计测试了透射式指数掺杂阴极组件样品的反射率和透射率曲线,通过编写的光学性能测试软件很好地拟合了反射率和透射率曲线,获得了阴极组件中各膜层厚度。通过重新设计微弱信号检测模块,采用程控铯源和氧源电流源,以及优化激活工艺流程,成功研制了透射式变掺杂GaAs光电阴极自动激活系统,实现了变掺杂GaAs光电阴极的自动激活,避免了人工激活误操作的影响,大大提高了光电阴极的激活效率和工艺重复性,从而为高性能透射式变掺杂GaAs光电阴极的量产奠定了坚实的基础。通过求解一维连续性方程,从短波截止、光学性能两方面修正了透射式GaAs光电阴极量子效率公式,利用该公式很好地拟合了国内外透射式GaAs光电阴极量子效率曲线,获得了相关阴极性能参量。国内外GaAs光电阴极性能参量对比表明,国内变掺杂GaAs光电阴极的电子扩散长度和表面电子逸出几率已经接近甚至超过国外水平,但后界面复合速率仍比国外阴极大,导致国产阴极的短波响应尚不及国外阴极。对采用透射式变掺杂GaAs光电阴极的12只微光像增强器的灵敏度、分辨力、等效背景照度和亮度增益等参数分别进行了测试,测试得到平均灵敏度为1947μA/lm,平均分辨力为49lp/mm,平均等效背景照度为1.76×10-7lx,平均亮度增益为11155.14。开展了变掺杂GaAs光电阴极微光像增强器的光谱响应监测试验、冲击试验、振动试验和高低温试验的研究,评估了采用透射式变掺杂GaAs光电阴极的微光像增强器光谱灵敏度的稳定性,结果表明变掺杂像管的稳定性要优于均匀掺杂像管,验证了透射式变掺杂GaAs光电阴极在微光像增强器中应用的优越性。
二、NEA光电阴极的性能参数评估(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、NEA光电阴极的性能参数评估(论文提纲范文)
(1)负电子亲和势GaAs光电阴极Cs/NF3激活技术及特性评估研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 光电阴极的发展概况 |
1.2 NEA GaAs光电阴极的性质 |
1.2.1 GaAs材料性质 |
1.2.2 GaAs材料的能带结构 |
1.2.3 GaAs光电阴极的发射理论 |
1.2.4 GaAs光电阴极的表面模型理论 |
1.3 NEA GaAs光电阴极的研究现状 |
1.3.1 GaAs光电阴极的表面净化工艺 |
1.3.2 GaAs光电阴极的激活工艺 |
1.3.3 GaAs光电阴极的实用性上的限制 |
1.4 本文的研究背景与意义 |
1.5 本文的主要工作 |
2 NEA GaAs光电阴极Cs/NF_3激活理论研究 |
2.1 不同Cs覆盖度在GaAs表面的吸附模型 |
2.1.1 模型建立和计算方法 |
2.1.2 能带结构 |
2.1.3 E-Mulliken电荷分布 |
2.1.4 吸附能和功函数 |
2.1.5 光学性质 |
2.2 不同Cs/NF_3吸附比例在GaAs表面的吸附模型 |
2.2.1 模型建立和计算方法 |
2.2.2 能带结构 |
2.2.3 E-Mulliken电荷分布 |
2.2.4 功函数和吸附能 |
2.2.5 光学性质 |
2.3 GaAs光电阴极的Cs/NF_3吸附模型与Cs/O吸附模型比较 |
2.3.1 模型建立和计算方法 |
2.3.2 能带结构 |
2.3.3 E-Mulliken电荷分布 |
2.3.4 吸附能和功函数 |
2.3.5 光学性质 |
2.4 本章小结 |
3 GaAs光电阴极多信息测控与表征技术 |
3.1 光电阴极制备与表征超高真空互联系统 |
3.1.1 超高真空激活系统 |
3.1.2 表面分析系统 |
3.1.3 多信息在线测控系统 |
3.2 超高真空的获得 |
3.3 NF_3气体微量可调节进气的实现 |
3.4 本章小结 |
4 GaAs光电阴极Cs/NF_3激活实验与评价 |
4.1 GaAs光电阴极Cs/NF_3高低温两步激活实验 |
4.1.1 激活实验前的表面净化工艺 |
4.1.2 激活实验的设置 |
4.1.3 实验结果与分析 |
4.2 GaAs光电阴极Cs/NF_3激活实验与Cs/O激活实验对比 |
4.2.1 激活实验的设置 |
4.2.2 实验结果与分析 |
4.3 GaAs光电阴极Cs/NF_3激活实验过程中表征分析 |
4.3.1 XPS测量方法原理介绍 |
4.3.2 GaAs光电阴极Cs/NF_3制备工艺过程中的XPS分析 |
4.4 本章小结 |
5 总结语 |
5.1 本文主要工作总结 |
5.2 有待进一步解决的问题 |
致谢 |
参考文献 |
附录 攻读硕士期间取得的科研成果列表 |
(2)GaAs(100)光电阴极的表面净化评估和工艺优化研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 GaAs光电阴极的发展概况 |
1.1.1 光电阴极的研究发展 |
1.1.2 国内外GaAs光电阴极的发展和应用 |
1.2 GaAs光电阴极表面研究现状及存在的问题 |
1.2.1 GaAs光电阴极表面模型和处理研究分析 |
1.2.2 GaAs光电阴极激活表面状态研究分析 |
1.2.3 GaAs表面研究存在的问题 |
1.3 本文研究的背景和意义 |
1.4 本文主要内容 |
2 GaAs(100)光电阴极表面杂质理论研究 |
2.1 GaAs(100)光电阴极第一性原理研究理论 |
2.1.1 第一性原理理论基础 |
2.1.2 GaAs(100)光电阴极表面计算方法 |
2.2 O吸附GaAs(100)面第一性原理研究 |
2.2.1 表面结构变化 |
2.2.2 功函数和吸附能 |
2.2.3 E-Mulliken集居数分布 |
2.2.4 光学性质 |
2.3 C吸附GaAs(100)面第一性原理研究 |
2.3.1 表面结构变化 |
2.3.2 功函数和吸附能 |
2.3.3 E-Mulliken集居数分布 |
2.3.4 光学性质 |
2.4 本章小结 |
3 GaAs光电阴极制备系统和表面净化工艺 |
3.1 光电阴极制备与表征超高真空互联系统 |
3.1.1 超高真空激活系统 |
3.1.2 激活监测控制系统 |
3.1.3 表面分析系统 |
3.2 GaAs光电阴极表面不同清洁方法实验介绍 |
3.2.1 化学清洗方法 |
3.2.2 不同工艺的高温加热清洗方法 |
3.2.3 紫外臭氧清洗的结合 |
3.3 GaAs光电阴极表面净化评估手段的应用 |
3.3.1 QMS在高温加热清洗中的应用 |
3.3.2 XPS和 UPS的应用 |
3.3.3 XPS表面微区分析应用 |
3.4 本章小结 |
4 GaAs(100)光电阴极表面净化和激活结果分析 |
4.1 结合紫外臭氧处理的化学清洗实验分析 |
4.1.1 紫外臭氧清洗和去油脂处理的对比实验 |
4.1.2 紫外臭氧清洗和去油脂处理结合实验分析 |
4.2 不同高温加热清洗工艺的实验分析 |
4.2.1 高温加热清洗中残气分析应用实验 |
4.2.2 不同温度的高温加热清洗实验分析 |
4.3 GaAs(100)光电阴极激活表面及性能分析 |
4.4 本章小结 |
5 总结与展望 |
5.1 本文工作总结 |
5.2 有待进一步解决的问题 |
致谢 |
参考文献 |
附录 攻读硕士学位期间取得的科研成果列表 |
(3)Ga1-xAlxAs光电阴极材料特性研究及分析(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 传统光电阴极概述 |
1.2 NEA GaAs光电阴极 |
1.3 Ga AlAs光电阴极研究现状及应用 |
1.3.1 国内GaAlAs光电阴极研究现状及应用 |
1.3.2 国外GaAlAs光电阴极研究现状及应用 |
1.4 NEA GaAlAs光电阴极的制备工艺 |
1.4.1 光电阴极的MOCVD外延生长 |
1.4.2 NEA GaAlAs光电阴极表面净化 |
1.4.3 NEA GaAlAs光电阴极表面激活 |
1.4.4 光电阴极性能评估测试系统 |
1.5 本文研究背景和研究意义 |
1.6 本文主要研究内容 |
2 研究方法与理论基础 |
2.1 引言 |
2.2 两种近似理论 |
2.2.1 绝热近似 |
2.2.2 Hartree-Fork近似 |
2.3 密度泛函理论(Density Functional Theory) |
2.3.1 Hohenberg-Kohn定理 |
2.3.2 Kohn-Sham定理 |
2.3.3 局域密度近似和广义梯度近似 |
2.4 平面波赝势法 |
2.5 第一性原理计算软件(CASTEP) |
2.6 Origin软件 |
2.7 本章小节 |
3 Ga_(1-x)Al_xAs光电阴极材料的理论基础 |
3.1 Ga_(1-x)Al_xAs材料性质 |
3.2 Ga_(1-x)Al_xAs材料的发射理论 |
3.2.1 材料结构 |
3.2.2 能带跃迁理论 |
3.3 不同Al组分的Ga_(1-x)Al_xAs特性 |
3.3.1 形成能及能带 |
3.3.2 光学性质 |
3.4 本章小结 |
4 Be/Zn掺杂对不同Al组分Ga_(1-x)Al_xAs的电学和光学特性影响 |
4.1 引言 |
4.2 模型建立和计算方法 |
4.3 电子结构 |
4.3.1 Be、Zn掺杂的低Al组分Ga_(0.875)Al_(0.125)As能带结构 |
4.3.2 Be、Zn掺杂的高Al组分Ga_(0.37)Al_(0.63)As能带结构 |
4.3.3 Be、Zn掺杂的低Al组分Ga_(0.875)Al_(0.125)As态密度 |
4.3.4 Be、Zn掺杂的高Al组分Ga_(0.37)Al_(0.63)As态密度 |
4.3.5 Be、Zn掺杂Ga_(1-x)Al_xAs的E-Mulliken电荷分布及功函数 |
4.4 Be、Zn掺杂Ga_(1-x)Al_xAs的光学性质 |
4.4.1 吸收系数 |
4.4.2 反射率光谱 |
4.4.3 能量损失 |
4.5 本章小结 |
5 GaAs与Ga_(0.37)Al_(0.63)As的Cs-O激活及量子效率特性比较 |
5.1 引言 |
5.2 GaAlAs光电阴极的生长 |
5.3 指数掺杂式Ga_(1-x)Al_xAs光电阴极的(Cs,O)激活特性比较 |
5.3.1 Cs吸附第一上升阶段 |
5.3.2 Cs-O交替激活 |
5.4 指数掺杂式Ga_(1-x)Al_xAs光电阴极的寿命衰减特性比较 |
5.5 指数掺杂式Ga_(1-x)Al_xAs光电阴极的量子效率特性 |
5.6 均匀掺杂与指数掺杂式GaAs光电阴极的量子效率特性比较 |
5.7 本章小结 |
6 飞秒激光下的Ga_(1-x)Al_xAs的瞬时光学特性研究 |
6.1 引言 |
6.2 飞秒超快动力学研究GaAlAs光电阴极实验简介 |
6.3 GaAlAs样品材料 |
6.4 结果与分析 |
6.4.1 均匀掺杂GaAs与指数掺杂Ga_(0.37)Al_(0.63)As |
6.4.2 指数掺杂GaAs与指数掺杂Ga_(0.37)Al_(0.63)As |
6.5 本章小结 |
7 总结与展望 |
7.1 总结 |
7.2 展望 |
参考文献 |
作者简历 |
(4)GaAs阵列光电阴极的结构设计与制备研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 光阴极材料发展概况 |
1.2 GaAs光电阴极研究现状 |
1.3 GaAs光电阴极特征参数 |
1.4 GaAs光电阴极面临挑战 |
1.5 研究背景和意义 |
1.6 论文的主要内容 |
2 GaAs阵列光电阴极光电发射理论及仿真分析 |
2.1 引言 |
2.2 GaAs的材料特性 |
2.3 AlGaAs的材料特性 |
2.4 GaAs阵列光电阴极的光电发射模型 |
2.5 GaAs纳米阵列光电阴极光电特性仿真分析 |
2.6 本章小结 |
3 GaAs微/纳米线阵列制备 |
3.1 引言 |
3.2 “自下而上”GaAs微米/纳米线制备方法 |
3.3 “自上而下”GaAs微米/纳米线制备方法 |
3.4 GaAs微米阵列制备 |
3.5 GaAs纳米阵列制备 |
3.6 本章小结 |
4 GaAs阵列光电阴极制备 |
4.1 光电阴极实验系统介绍 |
4.2 GaAs阵列光电阴极的表面净化 |
4.3 GaAs阵列光电阴极的Cs、O激活 |
4.4 实验分析 |
4.5 本章小结 |
5 变掺杂变组分AlGaAs/GaAs光电阴极分辨力特性分析 |
5.1 引言 |
5.2 变掺杂变组分AlGaAs/GaAs光电阴极分辨力特性分析 |
5.3 本章小结 |
6 变掺杂变组分AlGaAs/GaAs纳米线器件扫描光电流仿真分析 |
6.1 引言 |
6.2 变掺杂变组分AlGaAs/GaAs纳米器件扫描光电流模型 |
6.3 变掺杂变组分AlGaAs/GaAs纳米器件SPCM仿真分析 |
6.4 本章小结 |
7 研究总结与展望 |
7.1 研究内容总结 |
7.2 本文的创新点 |
7.3 有待进一步探讨的问题 |
致谢 |
参考文献 |
附录1 攻读博士学位期间发表的论文 |
附录2 攻读博士学位期间申请的发明专利和其它成果 |
附录3 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
(5)变组分变掺杂AlxGa1-xAs/GaAs光电阴极理论与制备工艺研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1. 绪论 |
1.1 负电子亲和势光电阴极发展概述 |
1.2 Al_xGa_(1-x)As/GaAs光电阴极研究现状 |
1.2.1 国内外研究概述 |
1.2.2 Al_xGa_(1-x)As/GaAs光电阴极的光电发射理论 |
1.2.3 Al_xGa_(1-x)As/GaAs光电阴极的材料生长 |
1.2.4 Al_xGa_(1-x)As/GaAs光电阴极的净化工艺 |
1.2.5 Al_xGa_(1-x)As/GaAs光电阴极的激活工艺 |
1.2.6 Al_xGa_(1-x)As/GaAs光电阴极的常见应用领域 |
1.3 变组分变掺杂Al_xGa_(1-x)As/GaAs光电阴极研究现状 |
1.3.1 变组分变掺杂Al_xGa_(1-x)As/GaAs光电阴极结构工作原理 |
1.3.2 变组分变掺杂Al_xGa_(1-x)As/GaAs光电阴极初步实验研究 |
1.4 本文的研究背景和意义 |
1.5 本文主要工作 |
2. 变组分变掺杂Al_xGa_(1-x)As/GaAs光电阴极的光学性能研究 |
2.1 变组分变掺杂Al_xGa_(1-x)As/GaAs光电阴极的光学结构 |
2.2 变组分变掺杂Al_xGa_(1-x)As/GaAs光电阴极的光学性能计算 |
2.2.1 薄膜光学的矩阵理论 |
2.2.2 变组分变掺杂Al_xGa_(1-x)As/GaAs光电阴极的光学性能 |
2.3 影响反射式变组分变掺杂Al_xGa_(1-x)As/GaAs光电阴极光学性能的性能参量分析 |
2.3.1 GaAs发射层厚度 |
2.3.2 Al_xGa_(1-x)As缓冲层厚度 |
2.3.3 Al_xGa_(1-x)As缓冲层Al组分 |
2.4 影响透射式变组分变掺杂Al_xGa_(1-x)As/GaAs光电阴极光学性能的性能参量分析 |
2.4.1 GaAs发射层厚度 |
2.4.2 Al_xGa_(1-x)As缓冲层厚度 |
2.4.3 Al_xGa_(1-x)As缓冲层Al组分 |
2.5 本章小结 |
3. 变组分变掺杂Al_xGa_(1-x)As光电阴极的量子效率研究 |
3.1 变组分变掺杂Al_xGa_(1-x)As光电阴极量子效率模型 |
3.1.1 光电子在指数掺杂GaAs发射层的产生和输运 |
3.1.2 光电子在变组分Al_xGa_(1-x)As缓冲层的产生和输运 |
3.2 影响变组分变掺杂Al_xGa_(1-x)As/GaAs光电阴极量子效率的性能参量分析 |
3.2.1 GaAs发射层厚度 |
3.2.2 Al_xGa_(1-x)As缓冲层厚度 |
3.2.3 Al_xGa_(1-x)As缓冲层Al组分 |
3.3 不同结构Al_xGa_(1-x)As/GaAs光电阴极量子效率的仿真比较 |
3.3.1 积分灵敏度与量子效率的关系 |
3.3.2 Al_xGa_(1-x)As/GaAs光电阴极量子效率的仿真比较 |
3.4 变组分变掺杂Al_xGa_(1-x)As/GaAs光电阴极量子效率拟合 |
3.4.1 材料生长与质量表征 |
3.4.2 变组分变掺杂Al_xGa_(1-x)As/GaAs光电阴极实验量子效率拟合 |
3.5 本章小结 |
4. 变组分变掺杂Al_xGa_(1-x)As/GaAs光电阴极的净化工艺研究 |
4.1 NEA GaAs光电阴极表征与制备系统 |
4.1.1 表面分析系统 |
4.1.2 超高真空激活与测控系统 |
4.2 变组分变掺杂Al_xGa_(1-x)As/GaAs光电阴极化学清洗工艺 |
4.2.1 XPS分析方法 |
4.2.2 化学清洗前Al_xGa_(1-x)As/GaAs光电阴极表面成分分析 |
4.2.3 不同化学清洗方法的Al_xGa_(1-x)As/GaAs光电阴极表面成分分析 |
4.2.4 优化的化学清洗方法 |
4.2.5 不同化学清洗方法的Al_xGa_(1-x)As/GaAs光电阴极激活效果比较 |
4.3 变组分变掺杂Al_xGa_(1-x)As/GaAs光电阴极高温净化工艺 |
4.3.1 高温加热过程中真空腔室气体成分分析 |
4.3.2 高-低温两步热处理 |
4.4 本章小结 |
5. 变组分变掺杂Al_xGa_(1-x)As/GaAs光电阴极的激活工艺研究 |
5.1 不同氧源的激活实验 |
5.1.1 Cs源和O源 |
5.1.2 两种氧源的蒸发电流 |
5.1.3 Ag_2O氧源的激活工艺优化 |
5.1.4 两种氧源的激活实验 |
5.2 Al_xGa_(1-x)As/GaAs光电阴极的单色光照射激活实验 |
5.2.1 激活实验 |
5.2.2 激活后Al_xGa_(1-x)As/GaAs光电阴极的量子效率 |
5.2.3 激活后Al_xGa_(1-x)As/GaAs光电阴极的稳定性 |
5.2.4 Al_xGa_(1-x)As/GaAs光电阴极的重新铯化 |
5.2.5 重新铯化后Al_xGa_(1-x)As/GaAs光电阴极的稳定性 |
5.3 制备工艺优化前后性能比较 |
5.4 本章小结 |
6. 结束语 |
6.1 本文工作总结 |
6.2 本文创新点 |
6.3 有待进一步解决的问题 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(6)变组分变掺杂GaAlAs/GaAs光电阴极研制与光电发射性能评估(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 光电阴极及微光像增强器的发展概述 |
1.1.1 光电阴极的发展 |
1.1.2 微光像增强器的发展 |
1.2 GaAlAs/GaAs光电阴极的研究进展 |
1.2.1 国外GaAlAs/GaAs光电阴极研究进展 |
1.2.2 国内GaAlAs/GaAs光电阴极研究进展 |
1.3 NEA GaAlAs/GaAs光电阴极的主要应用 |
1.4 本文研究的背景和意义 |
1.5 本文研究的主要工作 |
2 变组分变掺杂GaAlAs/GaAs光电阴极光电发射理论和量子效率研究 |
2.1 引言 |
2.2 GaAlAs/GaAs光电阴极材料的光学特性 |
2.2.1 GaAlAs/GaAs多层结构光电阴极的光学性能理论计算模型 |
2.2.2 Al组分对光电阴极光学性能的影响 |
2.2.3 GaAlAs/GaAs光电发射材料的第一性原理计算 |
2.3 NEA光电阴极的光电发射过程 |
2.3.1 光电子受激跃迁 |
2.3.2 受激光电子向光电阴极表面迁移 |
2.3.3 光电子逸出光电阴极表面 |
2.4 GaAlAs/GaAs光电阴极的光电发射表面分析 |
2.4.1 Ga_(1-x)Al_xAs(100)表面Cs-O双偶极层模型 |
2.4.2 GaAs(100)和GaAlAs(100)表面Cs吸附研究 |
2.5 GaAlAs/GaAs光电阴极量子效率研究 |
2.5.1 变组分变掺杂宽带蓝延伸GaAlAs/GaAs光电阴极量子效率研究 |
2.5.2 变组分变掺杂窄带响应GaAlAs光电阴极量子效率研究 |
2.6 本章小结 |
3 变组分变掺杂GaAlAs/GaAs光电阴极的结构设计与材料外延 |
3.1 引言 |
3.2 变组分变掺杂GaAlAs/GaAs异质结和能带结构 |
3.2.1 GaAlAs/ GaAs材料的异质结结构 |
3.2.2 变组分变掺杂光电阴极的能带结构分析 |
3.3 变组分变掺杂GaAlAs/GaAs光电阴极的结构设计 |
3.3.1 GaAlAs/GaAs光电阴极结构的设计流程 |
3.3.2 宽光谱蓝延伸光电阴极结构设计 |
3.3.3 窄带响应光电阴极结构设计 |
3.4 MOCVD和MBE外延材料掺杂结构的对比分析 |
3.4.1 变组分变掺杂GaAlAs/GaAs光电阴极材料的外延 |
3.4.2 通过MOCVD和MBE外延材料掺杂结构的对比分析 |
3.5 本章小结 |
4 变组分变掺杂GaAlAs/GaAs光电阴极的制备 |
4.1 引言 |
4.2 GaAlAs/GaAs光电阴极的激活、制备与评估系统 |
4.2.1 NEA光电阴极材料表面分析系统 |
4.2.2 超高真空激活系统 |
4.2.3 多信息量原位表征系统 |
4.3 GaAlAs/GaAs光电阴极的表面净化及XPS分析 |
4.3.1 光电阴极表面化学清洗 |
4.3.2 光电阴极XPS表面分析与拟合 |
4.4 GaAlAs/GaAs光电阴极的Cs、O激活 |
4.4.1 光电阴极的高温加热净化 |
4.4.2 光电阴极的Cs、O激活 |
4.5 本章小结 |
5 变组分变掺杂GaAlAs/GaAs光电阴极的性能评估 |
5.1 引言 |
5.2 GaAlAs/GaAs光电阴极材料的质量评估 |
5.3 NEA GaAlAs/GaAs光电阴极的参数拟合与性能评估 |
5.3.1 不同化学清洗工艺处理后的样品光电发射性能 |
5.3.2 不同结构的GaAlAs/GaAs光电阴极光电发射性能评估 |
5.4 NEA GaAlAs/GaAs光电阴极的稳定性评估 |
5.4.1 表面Cs、O吸附对光电阴极稳定性的影响 |
5.4.2 窄带响应和宽带蓝延伸GaAlAs/GaAs光电阴极稳定性的比较 |
5.5 光电阴极表面电子逸出几率与表面禁带宽度变窄的研究 |
5.6 本章小结 |
6 结束语 |
6.1 本文工作总结 |
6.2 本文创新点 |
6.3 有待进一步解决的问题 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(7)近红外InGaAs光电阴极的制备与性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 光电阴极发展概述 |
1.2 InGaAs光电阴极国内外研究现状 |
1.3 InGaAs光电阴极在近红外探测中的应用与挑战 |
1.3.1 微光夜视技术及其发展 |
1.3.2 InGaAs光电阴极在近红外探测器件中的应用 |
1.3.3 InGaAs微光夜视器件面临的挑战 |
1.4 本文研究的背景和意义 |
1.5 本文研究的主要工作 |
2 近红外InGaAs光电阴极的光电发射理论 |
2.1 引言 |
2.2 InGaAs光电阴极光学性质 |
2.2.1 InGaAs光电阴极第一性原理计算 |
2.2.2 InGaAs光电阴极光学模型建立 |
2.3 近红外InGaAs光电发射表面模型 |
2.3.1 偶极子模型 |
2.3.2 异质结模型 |
2.4 近红外InGaAs光电阴极光电发射过程 |
2.4.1 光电子激发 |
2.4.2 光电子向光电阴极表面输运 |
2.4.3 光电子逸出光电阴极表面 |
2.5 反射式InGaAs光电阴极量子效率模型 |
2.5.1 反射式光电阴极量子效率公式 |
2.5.2 具有薄发射层的反射式InGaAs量子效率公式 |
2.5.3 影响InGaAs光电阴极光电发射性能的因素 |
2.6 本章小结 |
3 InGaAs/InP半导体材料的结构设计与制备工艺研究 |
3.1 引言 |
3.2 InGaAs/InP半导体材料结构设计 |
3.2.1 In_xGa_(1-x)As半导体材料的基本性质 |
3.2.2 InGaAs外延层的临界厚度 |
3.3 InGaAs/InP半导体材料的生长 |
3.4 InGaAs光电阴极制备与评估系统 |
3.4.1 超高真空激活系统 |
3.4.2 多信息量在线控制系统 |
3.4.3 超高真空残气分析系统 |
3.4.4 表面分析系统 |
3.5 InGaAs/InP半导体材料的热净化研究 |
3.6 本章小结 |
4 InGaAs/GaAs半导体材料结构设计与制备工艺研究 |
4.1 引言 |
4.2 InGaAs/GaAs半导体材料结构设计 |
4.2.1 InGaAs/GaAs缓冲层变掺杂结构设计 |
4.2.2 InGaAs/GaAs发射层变组分结构设计 |
4.3 InGaAs/GaAs半导体材料生长质量评估 |
4.3.1 半导体材料表征技术 |
4.3.2 InGaAs/GaAs半导体材料氩离子溅射分析 |
4.4 InGaAs/GaAs半导体材料的化学清洗工艺 |
4.5 InGaAs/GaAs半导体材料的加热净化工艺 |
4.5.1 加热净化处理后表面分析 |
4.5.2 加热净化处理中真空度变化 |
4.6 本章小结 |
5 InGaAs光电阴极性能评估 |
5.1 引言 |
5.2 不同制备工艺对InGaAs光电阴极性能的影响 |
5.2.1 不同化学清洗方法对InGaAs/GaAs光电阴极性能的影响 |
5.2.2 不同热净化工艺对InGaAs/GaAs光电阴极性能的影响 |
5.2.3 Cs、O激活对InGaAs/GaAs光电阴极性能的影响 |
5.3 不同发射层结构对InGaAs/GaAs光电阴极的影响 |
5.4 真空系统中InGaAs/GaAs光电阴极的稳定性 |
5.4.1 光照强度对InGaAs/GaAs光电阴极稳定性的影响 |
5.4.2 重新铯化后InGaAs/GaAs光电阴极稳定性 |
5.5 InGaAs/GaAs光电阴极性能对比 |
5.6 本章小结 |
6 结束语 |
6.1 本文工作总结 |
6.2 本文创新点 |
6.3 有待进一步解决的问题 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(8)透射式GaAs光电阴极的光学与光电发射性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
目录 |
1. 绪论 |
1.1 负电子亲和势光电阴极发展概述 |
1.2 国内外GaAs光电阴极性能比较 |
1.2.1 国外GaAs光电阴极性能现状 |
1.2.2 国内GaAs光电阴极性能现状 |
1.2.3 国内外GaAs光电阴极性能对比 |
1.3 透射式GaAs光电阴极研究基础 |
1.3.1 透射式GaAs光电阴极材料生长与激活制备研究 |
1.3.2 透射式GaAs光电阴极光学性能研究 |
1.3.3 透射式GaAs光电阴极光电发射性能研究 |
1.3.4 透射式GaAs光电阴极发展面临的问题 |
1.4 本文研究背景及意义 |
1.5 本文主要工作 |
2. 透射式GaAs光电阴极的光学与光电发射性能理论研究 |
2.1 引言 |
2.2 透射式GaAs光电阴极的光学结构 |
2.3 透射式GaAs光电阴极光学性能的理论研究 |
2.3.1 薄膜光学多层膜的矩阵理论 |
2.3.2 透射式GaAs光电阴极的光学性能计算模型 |
2.3.3 光学常数对透射式GaAs光电阴极光学性能的影响 |
2.3.4 膜层厚度对透射式GaAs光电阴极光学性能的影响 |
2.4 透射式GaAs光电阴极光电发射性能的理论研究 |
2.4.1 透射式GaAs光电阴极的光电发射性能参数 |
2.4.2 透射式GaAs光电阴极的量子效率公式 |
2.4.3 光学性能对透射式GaAs光电阴极量子效率公式的修正 |
2.4.4 透射式GaAs光电阴极吸收率与量子效率的关系 |
2.5 本章小结 |
3. 透射式GaAs光电阴极的结构设计与性能测试方法及软件研制 |
3.1 引言 |
3.2 透射式GaAs光电阴极的结构设计方法及软件研制 |
3.2.1 宽光谱响应GaAlAs/GaAs光电阴极的结构设计方法 |
3.2.2 窄带响应GaAlAs光电阴极的结构设计方法 |
3.2.3 宽光谱响应光电阴极的结构设计软件研制 |
3.2.4 窄带响应光电阴极的结构设计软件研制 |
3.3 透射式GaAs光电阴极的性能测试方法及软件研制 |
3.3.1 光学与光电发射性能测试软件的思想 |
3.3.2 光学与光电发射性能测试软件的研制 |
3.4 本章小结 |
4. MBE生长透射式GaAs光电阴极的光学与光电发射性能实验研究 |
4.1 引言 |
4.2 MBE生长透射式GaAs光电阴极的实验样品结构 |
4.3 MBE生长透射式GaAs光电阴极的光学性能实验研究 |
4.3.1 透射式GaAs光电阴极的光学性能实验曲线测试 |
4.3.2 MBE生长样品的光学性能实验曲线拟合 |
4.3.3 MBE生长样品的光学性能总结 |
4.4 MBE生长透射式GaAs光电阴极的量子效率实验研究 |
4.4.1 透射式GaAs光电阴极的量子效率实验曲线测试 |
4.4.2 MBE生长样品的量子效率实验曲线拟合 |
4.4.3 MBE生长样品的光电发射性能评价 |
4.5 国外高性能GaAs光电阴极的量子效率曲线拟合 |
4.6 本章小结 |
5. MOCVD生长透射式GaAs光电阴极的结构设计与实验研究 |
5.1 引言 |
5.2 透射式GaAs光电阴极的设计 |
5.2.1 透射式GaAs光电阴极的结构 |
5.2.2 透射式GaAs光电阴极的光学性能计算 |
5.2.3 透射式GaAs光电阴极的光电发射性能计算 |
5.3 MOCVD生长透射式GaAs光电阴极的实验测试 |
5.3.1 透射式GaAs光电阴极的MOCVD生长与阴极制备 |
5.3.2 MOCVD生长样品的光学性能实验曲线 |
5.3.3 MOCVD生长样品的光谱响应实验曲线 |
5.4 MOCVD生长透射式GaAs光电阴极的性能评价 |
5.4.1 MOCVD生长样品的光学性能拟合与评价 |
5.4.2 MOCVD生长样品的光电发射性能拟合与评价 |
5.5 透射式GaAs光电阴极性能比较 |
5.6 本章小结 |
6. 结束语 |
6.1 本文工作总结 |
6.2 本文创新点 |
6.3 有待进一步解决的问题 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(9)纤锌矿结构GaN(0001)面的光电发射性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
目录 |
1. 绪论 |
1.1 光电阴极发展概述 |
1.2 GaN光电阴极研究现状 |
1.2.1 国外GaN光电阴极研究现状 |
1.2.2 国内GaN光电阴极研究现状 |
1.3 GaN光电阴极在紫外像增强器方面的应用 |
1.4 本文研究的背景和意义 |
1.5 本文研究的主要工作 |
2. GaN(0001)面光电发射模型研究 |
2.1 引言 |
2.2 GaN晶体及(0001)表面结构 |
2.2.1 GaN晶体体结构及主要参数 |
2.2.2 GaN(0001)面结构 |
2.3 GaAs(100)面光电发射模型 |
2.3.1 NEA光电阴极的表面模型 |
2.3.2 GaAs(100)面结构 |
2.3.3 [GaAs(Zn)-Cs]:[O-Cs]双偶极子模型 |
2.4 GaN(0001)面光电发射模型 |
2.4.1 [GaN(Mg)-Cs]:[O-Cs]双偶极子模型 |
2.4.2 GaN(0001)与GaAs(100)表面光电发射模型对比 |
2.5 GaN(0001)表面第一性原理计算 |
2.6 本章小结 |
3. GaN光电阴极能带结构与材料设计 |
3.1 引言 |
3.2 GaN光电阴极光电发射理论 |
3.2.1 NEA GaN光电阴极的光电发射过程 |
3.2.2 NEA GaN光电阴极的量子效率公式推导 |
3.3 影响NEA GaN光电阴极量子效率的因素 |
3.3.1 GaN发射层吸收系数a_(hv) |
3.3.2 电子表面逸出几率P |
3.3.3 电子扩散长度L_D |
3.3.4 GaN发射层的厚度T_e |
3.3.5 后界面复合速率S_v |
3.4 纤锌矿结构GaN(0001)光电发射材料生长 |
3.4.1 GaN材料的生长技术 |
3.4.2 衬底及缓冲层的选取 |
3.5 反射式GaN光电阴极结构设计 |
3.5.1 不同p型掺杂浓度的反射式GaN光电阴极 |
3.5.2 梯度掺杂的反射式GaN光电阴极 |
3.6 透射式GaN光电阴极结构设计 |
3.6.1 采用AlN作为缓冲层的透射式GaN光电阴极 |
3.6.2 采用组分渐变Ga_(1-x)Al_xN作为缓冲层的透射式GaN光电阴极 |
3.7 本章小结 |
4. NEA GaN光电阴极的制备 |
4.1 引言 |
4.2 NEA光电阴极制备与评估系统 |
4.2.1 表面分析系统 |
4.2.2 超高真空激活系统 |
4.2.3 多信息量测控系统 |
4.3 GaN(0001)表面化学清洗研究 |
4.3.1 表面净化意义 |
4.3.2 实验过程 |
4.3.3 实验结果分析 |
4.4 GaN在超高真空中二次加热研究 |
4.4.1 二次加热GaN光电阴极实验的意义 |
4.4.2 实验过程 |
4.4.3 实验结果分析 |
4.5 不同光照下GaN光电阴极的激活 |
4.5.1 不同光照激活实验的意义 |
4.5.2 实验过程 |
4.6 本章小结 |
5. NEA GaN光电阴极性能评估 |
5.1 引言 |
5.2 反射式GaN光电阴极的性能评估 |
5.2.1 不同掺杂浓度反射式GaN光电阴极的性能 |
5.2.2 梯度掺杂反射式GaN光电阴极的性能 |
5.2.3 反射式NEA GaN光电阴极衰减及恢复性能 |
5.3 透射式GaN光电阴极的性能评估 |
5.3.1 不同缓冲层结构透射式GaN光电阴极的性能 |
5.3.2 不同发射层厚度透射式GaN光电阴极的性能 |
5.3.3 透射式与反射式GaN光电阴极性能的对比 |
5.4 制备工艺对GaN光电阴极性能的影响 |
5.4.1 不同化学清洗方法净化后GaN光电阴极的性能 |
5.4.2 二次加热对GaN光电阴极性能的影响 |
5.4.3 不同光照下激活后GaN光电阴极性能的对比 |
5.5 GaN与GaAs光电阴极性能的对比 |
5.5.1 GaN与GaAs光电阴极光电流的对比 |
5.5.2 GaN与GaAs光电阴极衰减特性的对比 |
5.6 本章小结 |
6. 结束语 |
6.1 本文工作总结 |
6.2 本文创新点 |
6.3 有待进一步解决的问题 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(10)透射式变掺杂GaAs光电阴极及其在微光像增强器中应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
目录 |
1. 绪论 |
1.1 光电阴极概述 |
1.2 透射式变掺杂GaAs光电阴极国内外研究现状 |
1.2.1 透射式变掺杂GaAs光电阴极光电发射理论 |
1.2.2 透射式变掺杂GaAs光电阴极材料结构 |
1.2.3 透射式变掺杂GaAs光电阴极材料外延层生长工艺 |
1.2.4 透射式变掺杂GaAs光电阴极激活工艺 |
1.2.5 透射式变掺杂GaAs光电阴极研究现状及发展趋势 |
1.3 透射式变掺杂GaAs光电阴极微光像增强器应用 |
1.3.1 微光像增强器概述 |
1.3.2 微光像增强器国内外研究情况 |
1.3.3 透射式变掺杂GaAs光电阴极微光像增强器的现状与发展趋势 |
1.4 本文研究的背景和意义 |
1.5 本文研究的主要工作 |
2. 透射式变掺杂GaAs光电阴极材料及组件的制备与评价 |
2.1 引言 |
2.2 透射式变掺杂GaAs光电阴极材料 |
2.2.1 透射式变掺杂GaAs光电阴极材料结构 |
2.2.2 透射式变掺杂GaAs光电阴极材料的生长 |
2.3 透射式变掺杂GaAs光电阴极材料的电化学C-V测试结果与评价 |
2.3.1 电化学C-V测试系统 |
2.3.2 阴极材料的电化学C-V测试结果 |
2.3.3 阴极材料的电化学C-V测试评价 |
2.4 透射式变掺杂GaAs光电阴极材料的X射线测试结果与评价 |
2.4.1 X射线测试系统 |
2.4.2 阴极材料的X射线测试结果 |
2.4.3 阴极材料的X射线测试评价 |
2.5 透射式变掺杂GaAs光电阴极组件 |
2.5.1 透射式变掺杂GaAs光电阴极组件结构 |
2.5.2 GaAs光电阴极组件的X射线测试结果与评价 |
2.6 本章小结 |
3. 透射式变掺杂GaAs光电阴极组件的光学性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 透射式变掺杂GaAs光电阴极光学性能的理论模型 |
3.2.1 材料光学常数 |
3.2.2 光学性能计算 |
3.3 透射式变掺杂GaAs光电阴极光学性能测试 |
3.3.1 光学性能测试系统 |
3.3.2 反射率和透射率光谱测试 |
3.4 透射式变掺杂GaAs光电阴极的光学性能拟合与评价 |
3.4.1 反射率和透射率光谱拟合 |
3.4.2 光学性能评价 |
3.5 本章小结 |
4. 透射式变掺杂GaAs光电阴极自动激活系统及工艺优化研究 |
4.1 引言 |
4.2 透射式变掺杂GaAs光电阴极自动激活系统结构 |
4.3 透射式变掺杂GaAs光电阴极自动激活系统硬件设计 |
4.3.1 微弱信号检测与采集单元 |
4.3.2 系统控制与反馈单元 |
4.4 透射式变掺杂GaAs光电阴极自动激活系统软件设计 |
4.4.1 透射式变掺杂GaAs光电阴极自动激活策略 |
4.4.2 激活控制 |
4.4.3 测试分析 |
4.5 透射式变掺杂GaAs光电阴极工艺优化研究 |
4.5.1 人工激活工艺 |
4.5.2 自动激活工艺 |
4.5.3 自动激活与人工激活对比性实验 |
4.5.4 透射式变掺杂GaAs光电阴极的激活与光谱响应在线测试实验 |
4.6 本章小结 |
5. 透射式变掺杂GaAs光电阴极的光谱响应研究 |
5.1 引言 |
5.2 透射式变掺杂GaAs光电阴极量子效率理论模型 |
5.2.1 透射式变掺杂阴极量子效率公式推导 |
5.2.2 透射式变掺杂阴极量子效率公式修正 |
5.3 透射式变掺杂GaAs光电阴极光谱响应曲线拟合与分析 |
5.3.1 实验光谱响应曲线拟合 |
5.3.2 国外光谱响应曲线拟合 |
5.4 本章小结 |
6. 透射式变掺杂GaAs光电阴极的应用研究 |
6.1 引言 |
6.2 微光像增强器工作原理 |
6.2.1 透射式变掺杂GaAs光电阴极 |
6.2.2 微通道板 |
6.2.3 荧光屏 |
6.3 微光像增强器的性能参数 |
6.3.1 灵敏度 |
6.3.2 分辨力 |
6.3.3 等效背景照度 |
6.3.4 亮度增益 |
6.3.5 调制传递函数 |
6.3.6 使用寿命 |
6.3.7 光晕 |
6.4 微光像增强器的光谱灵敏度性能评估 |
6.4.1 灵敏度和光谱响应性能监测 |
6.4.2 冲击试验 |
6.4.3 振动试验 |
6.4.4 高温试验 |
6.4.5 低温试验 |
6.5 本章小结 |
7. 结束语 |
7.1 本文工作总结 |
7.2 本文创新点 |
7.3 有待进一步解决的问题 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
四、NEA光电阴极的性能参数评估(论文参考文献)
- [1]负电子亲和势GaAs光电阴极Cs/NF3激活技术及特性评估研究[D]. 戴庆鑫. 南京理工大学, 2020(01)
- [2]GaAs(100)光电阴极的表面净化评估和工艺优化研究[D]. 方城伟. 南京理工大学, 2020(01)
- [3]Ga1-xAlxAs光电阴极材料特性研究及分析[D]. 朱莎露. 中国计量大学, 2019
- [4]GaAs阵列光电阴极的结构设计与制备研究[D]. 邓文娟. 华中科技大学, 2018(01)
- [5]变组分变掺杂AlxGa1-xAs/GaAs光电阴极理论与制备工艺研究[D]. 冯琤. 南京理工大学, 2018(07)
- [6]变组分变掺杂GaAlAs/GaAs光电阴极研制与光电发射性能评估[D]. 徐源. 南京理工大学, 2018(07)
- [7]近红外InGaAs光电阴极的制备与性能研究[D]. 金睦淳. 南京理工大学, 2016(06)
- [8]透射式GaAs光电阴极的光学与光电发射性能研究[D]. 赵静. 南京理工大学, 2013(01)
- [9]纤锌矿结构GaN(0001)面的光电发射性能研究[D]. 王晓晖. 南京理工大学, 2013(01)
- [10]透射式变掺杂GaAs光电阴极及其在微光像增强器中应用研究[D]. 石峰. 南京理工大学, 2013(04)