NEA GaN光电阴极制备以及激活方法研究

摘要

一直以来，GaN基半导体材料生长技术的不完善，极大制约了基于NEA GaN光电阴极的发展，然而随着近年来材料生长技术的突破，对NEA GaN光电阴极的研究成为了当前的热点。NEA GaN光电阴极具有量子效率高、暗发射小、发射电子能量分布集中等优点，可广泛应用于包括紫外通信、激光探测、灾害预报、高压放电检测、紫外告警等诸多领域。
　　 本文围绕GaN光电阴极的制备、激活和性能评价开展研究工作。首先，介绍了NEA GaN光电阴极材料的产生和发展，阐述了其性能特点以及其国内外的最新研究进展和典型应用；其次，详细论述了NEA GaN光电阴极的材料制备与激活方法，主要包括材料的生长、原子级清洁表面的获得和Cs/O激活过程的分析。并成功构建了NEA GaN光电阴极的多信息量测试与评估系统。该系统由光栅单色仪、紫外光纤、微弱信号处理模块、程控电源、工程计算机和多信息量测试与评估系统软件组成，可以用于激活和评估NEA GaN光电阴极。最后，采用MOCVD生长技术生长了两种p型GaN样品，一种是以蓝宝石为基底，以AlN为缓冲层，另一种也是以蓝宝石为基底，以本征GaN做为缓冲层。接着按照制备工艺流程用样品进行了实验，首先对样品进行清洗净化、然后利用NEA GaN光电阴极在线激活与评估系统对样品进行Cs/O激活，并且在线测试和计算了235nm～400nm之间的光谱响应曲线和量子效率曲线，对测试结果进行了分析和讨论。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1 NEA GaN光电阴的发展与应用

1.2 GaN光电阴极的国内外研究现状

1.3本文的主要工作

2 GaN光电阴极工作原理及制备工艺

2.1 NEA GaN光电阴极光电发射机理

2.2 GaN光电阴极性能参数

2.3 GaN光电阴极制备工艺

2.3.1 GaN薄膜生长工艺

2.3.2 GaN光电阴极基片清洗方法介绍

2.3.4 GaN光电阴极激活方法介绍

3 GaN光电阴极多信息量测试与评估系统研制

3.1多信息量测试与评估系统简介

3.2 GaN光电阴极多信息量测试系统硬件结构

3.2.1光源

3.2.2光栅单色仪

3.2.3紫外光纤

3.2.4微弱光信号处理模块

3.2.5铯氧源电流控制模块

3.2.6工程机数据采集及IO控制模块

3.3 GaN光电阴极激活与测试系统软件控制模块

3.3.1软件开发工具

3.3.2系统硬件的软件控制方法

3.4软件激活模块研制

3.4.1激活模块界面

3.4.2激活窗口自适应的实现

3.4.3激活模块的实现

3.5软件光谱响应测试模块研制

3.5.1测试原理

3.5.2光谱响应模块的实现

4实验及数据分析

4.1 NEA GaN样片生长

4.2 GaN光电阴极激活实验

4.2.1实验条件

4.2.2超高真空系统构成

4.2.1实验过程

4.2.2激活机理的表面模型分析

4.2.3实验结果分析

4.3光谱响应实验

4.3.1实验过程

4.3.2实验结果分析

5结束语

5.1本论文工作总结

5.2有待进一步进行的工作

致谢

参考文献