高輝度電子ビーム源を目指したNEA表面p-GaNの量子効率

摘要

我々は、負の電子親和力を持つ半導体表面を用いた電子源（NEA半導体フォトカソード電子源）の高輝度、高耐久化を目指して、p-GaN半導体を用いた機能性表面の寿命に対する電子源の高輝度条件を検討した。超高真空中でp-GaN基板に対してNEA表面活性化を行った後、その量子効率の波長依存性及びその寿命の測定実験を行った。その結果から、p-GaN基板は、従来技術のp-GaAs基板に比べて20倍以上寿命が長く、より高耐久性能を持つことが分かった。また、表面機能が低下するに連れて、バンドギャップエネルギー以下の励起エネルギーでの量子効率が優先的に減少することが分かった。これらの結果より、p-GaN基板を用いたNEA半導体フォトカソード電子源は、高耐久である一方で、表面機能が劣化した状態がより電子ビーム源として単色化に適していることを明らかにした。