变掺杂GaAs 光阴极材料是指在一定厚度的GaAs 光电发射层内,通过采用体内掺杂浓度高,往表面浓度逐渐降低的变掺杂方法,构建从内到外的内建电场,从而提高阴极的量子效率。在理论方面,本项目计算了变掺杂GaAs光电阴极的能带结构和内建电场,并基于一维连续性方程求解得到了指数掺杂阴极的电子扩散漂移长度和量子效率理论公式,建立了梯度变掺杂GaAs光电阴极量子效率理论模型。在实验方面,通过设计并制备大量变掺杂GaAs光电阴极,确立了高性能变掺杂GaAs光电阴极材料结构设计原则,优化了变掺杂GaAs光电阴极制备工艺。基于上述理论与工艺,设计制备出电子扩散长度达5.5μm、积分灵敏度达2421μA/lm的反射式变掺杂GaAs光电阴极。同时,通过研制表面光电压谱仪,对阴极材料的表面光伏特性与光电发射特性进行了对比研究。本项目提出了一种高性能GaAs光电阴极材料设计和制备方法,可解决传统均匀掺杂阴极材料少子扩散长度短、灵敏度低的问题,该阴极在军事、航天、高能物理、自旋电子学和微电子技术等领域具有广泛的应用前景。
英文主题词GaAs photocathode; gradient-doping; built-in electronic field; band structure; quantum efficiency