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一种提高InGaAs光电阴极量子效率的激活方法


技术摘要:
本发明公开了一种提高InGaAs光电阴极量子效率的激活方法,包括铯、氧激活和铯、NF3激活的两次激活,具体为:对InGaAs光电阴极进行第一次高温净化;开启铯源,当光电流下降到峰值电流的50%~85%时,开启氧源,并保持铯源开启,当光电流再次到达峰值时关闭氧源;对InGa  全部
背景技术:
InGaAs是微光夜视探测成像领域应用十分广泛的三元半导体材料,对其表面进行 适当的敏化可以生成负电子亲和势(NEA)表面。InGaAs光电阴极在1~3μm的近红外区域具 有较好的光谱响应,对于制备高性能的近红外微光夜视器件和系统有重要意义。在目前光 电阴极应用中,InGaAs光电阴极近红外波段的量子效率较低是一技术难题,阻碍了阴极的 实用化发展。因此,如何降低InGaAs阴极表面电子亲和势制备出高量子效率的InGaAs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NEA  InGaAs光电阴极 的性能好坏,激活过程中激活源材料种类、激活源交替顺序,以及激活源气体流量比等因素 都对光电阴极的量子效率产生很大影响。 在目前的两步激活工艺中,最为常用的是铯氧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InGaAs光电阴极表面进行第一次铯氧交替激活, 然后在低温净化的InGaAs光电阴极表面进行第二次铯氧交替激活。激活时采用白光光源照 射阴极表面,铯氧激活使InGaAs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InGaAs光电阴极量子效率较低,第二次激活相对第 一次激活在量子效率方面的提升较小。
技术实现要素:
本发明的目的在于提供一种提高InGaAs光电阴极量子效率的激活方法。 实现本发明目的的技术解决方案为:一种提高InGaAs光电阴极量子效率的激活方 法,具体步骤如下: 步骤1、对InGaAs光电阴极进行化学清洗,并放入超高真空系统中进行第一次高温 净化; 步骤2、开启在超高真空系统中铯源,垂直照射InGaAs光电阴极; 步骤3、当光电流达到峰值后下降到设定阈值范围时,开启氧源,并保持铯源开启, 光电流转为上升,当光电流再次到达峰值时关闭氧源; 步骤4、重复步骤3,直到光电流达到最大峰值,先后关闭氧源和铯源,结束第一次 激活过程; 步骤5、对InGaAs光电阴极进行第二次高温净化; 步骤6、开启铯源,光电流逐渐上升,光电流达到峰值后下降; 步骤7、当光电流下降到设定阈值范围时,使NF3气体进入超高真空系统的激活腔 体,并保持铯源开启,光电流逐渐上升,当光电流曲线上升速率小于0.2μA/min,关闭NF3进 气阀门,关闭铯源,结束整个激活过程。 3 CN 111584326 A 说 明 书 2/5 页 优选地,步骤1中的化学清洗方法具体为: 去除InGaAs光电阴极表面的油脂; 将InGaAs光电阴极放入盐酸和异丙醇混合溶液中刻蚀; 用去离子水把InGaAs光电阴极冲洗干净。 优选地,步骤1中高温净化步骤为:将化学清洗后的样品放入超高真空系统中进行 15~40分钟的加热,加热温度为550~650℃。 优选地,所述铯源、氧源均为采用镍管封装的固态源,铯源为锆铝合金粉还原铬酸 铯的固态源,氧源为过氧化钡的固态源,NF3源为高纯气态源。 优选地,所述超高真空系统的真空度不低于10-7Pa数量级。 优选地,步骤3、5中的设定阈值范围为峰值电流的50%~85%。 优选地,对InGaAs光电阴极进行第二次高温净化的具体方法与第一次高温净化相 同。 本发明与现有技术相比,其显著优点为: 1、本发明激活的InGaAs光电阴极具有更高的量子效率; 2、本发明的操作方法简单,两次激活前的加热净化工艺相同,易于实现; 3、本发明的操作步骤少,第一次激活使用传统Cs、O激活工艺,第二次Cs、NF3激活 实验步骤少,不用反复交替即可激活成功,且量子效率提升显著。 附图说明 图1为本发明的流程图。 图2为本发明第一次铯氧激活InGaAs光电阴极的光电流曲线。 图3为本发明第二次铯、NF3激活InGaAs光电阴极的光电流曲线。 图4为本发明第一次和第二次激活后的InGaAs光电阴极量子效率对比。
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