中文摘要：

GaAs 电子源是一种量子效率高、发射电子能量与角度分布集中、发射电流密度大、发射电子脉冲结构好和自旋极化率高的真空电子源，是当今光电发射领域的重要研究热点。本项目通过理论计算与实验测试相结合，研究了电子在体内与表面能带弯曲区的输运特性和隧穿表面势垒的几率，仿真分析了表面势垒形状对发射电子能量分布的影响，并对实验测试的电子能量分布进行了拟合；在综合考虑Γ能谷、L能谷与热电子发射的基础上，求解得到了新的反射式电子源量子效率公式，完善了GaAs 电子源光电发射理论；通过实验优化了外延GaAs电子源制备工艺；分析了不同衬底或缓冲层材料、不同发射层厚度或掺杂浓度对电子源发射性能的影响；通过对表面电荷限制现象的仿真分析，提出了减小表面电荷限制效应的具体措施；通过计算电子源表面势垒与表面模型参数，揭示了真空系统中GaAs 电子源的稳定性机理；基于GaAs电子源自旋驰豫机制与自旋输运特性的分析，研究了温度、发射层厚度和掺杂浓度对GaAs电子源自旋极化率的影响。本项目对推动GaAs 电子源基础理论研究，满足高能物理、自旋电子学和电子束平面曝光技术等领域对高性能电子源的迫切需求，具有理论意义和实际价值。