茂叶遒枝蓄芳华：科研院所党建研究成果选编（二）

第1章 绪论 1 
1.1 三代微光像增强器简介 1 
1.1.1 三代微光像增强器的基本原理 1 
1.1.2 GaAlAs/GaAs光电阴极 4 
1.1.3 微通道板 5 
1.1.4 积分灵敏度 6 
1.1.5 分辨力、MTF 6 
1.1.6 信噪比 7 
1.1.7 三代微光像增强器的应用领域 8 
1.1.8 三代微光像增强器的国内外发展现状 11 
1.2 数字微光器件与电子源中的GaAs基光电阴极 13 
1.2.1 数字微光器件 13 
1.2.2 电子源 21 
1.3 GaAs光电阴极的发展概况 23 
1.3.1 GaAs光电阴极的发现及特点 23 
1.3.2 GaAs光电阴极的制备 24 
1.4 GaAs光电阴极国内外研究现状 27 
1.4.1 GaAs光电阴极材料特性 28 
1.4.2 GaAs光电阴极激活工艺的研究 29 
1.4.3 GaAs光电阴极的稳定性研究 31 
1.4.4 GaAs光电阴极表面模型研究 32 
1.5 国内外GaAs光电阴极性能现状 36 
1.5.1 国外GaAs光电阴极技术水平现状 36 
1.5.2 国内GaAs光电阴极技术水平现状 39 
1.5.3 国内外GaAs光电阴极的光谱响应特性比较 40 
参考文献 42 
第2章 GaAs和GaAlAs光电阴极材料 51 
2.1 GaAs材料的性质 51 
2.1.1 GaAs的物理和热学性质 51 
2.1.2 GaAs的电阻率和载流子浓度 53 
2.1.3 GaAs中载流子离化率 54 
2.1.4 GaAs中电子的迁移率、扩散和寿命 55 
2.1.5 GaAs中空穴的迁移率、扩散和寿命 57 
2.1.6 GaAs的能带间隙 60 
2.1.7 GaAs的光学函数 61 
2.1.8 GaAs的红外吸收 66 
2.1.9 GaAs的光致发光谱 68 
2.1.10 GaAs中缺陷和缺陷的红外映像图 72 
2.1.11 GaAs的表面结构和氧化 76 
2.1.12 GaAs的湿法腐蚀速率 78 
2.1.13 GaAs的界面和接触 79 
2.2 GaAlAs材料的一般性能 81 
2.2.1 GaAlAs中的缺陷能级 81 
2.2.2 GaAlAs中的 DX 缺陷中心 85 
2.2.3 GaAlAs的光致发光谱 89 
2.2.4 GaAlAs的电子迁移率 91 
2.2.5 LPEGaAlAs中的载流子浓度 93 
2.2.6 MOCVDGaAlAs的载流子浓度 94 
2.2.7 MBEGaAlAs的载流子浓度 95 
2.2.8 反应离子和反应离子束对GaAlAs的腐蚀速度 96 
2.2.9 LPEGaAlAs的光学函数 97 
参考文献 110 
第3章 GaAs光电阴极的光电发射与光谱响应理论 111 
3.1 GaAs光电阴极光电发射过程 111 
3.1.1 光电子激发 111 
3.1.2 光电子往光电阴极表面的输运 113 
3.1.3 光电子隧穿表面势垒 115 
3.2 GaAs光电阴极电子能量分布 119 
3.2.1 透射式光电阴极电子能量分布 119 
3.2.2 反射式光电阴极电子能量分布 123 
3.3 GaAs光电阴极量子效率公式的推导 128 
3.3.1 反射式GaAs光电阴极 128 
3.3.2 背面光照下的透射式GaAs光电阴极 129 
3.3.3 正面光照下的透射式GaAs光电阴极 130 
3.3.4 考虑 、L 能谷及热电子发射的量子效率公式 131
3.3.5 考虑前表面复合速率的量子效率公式推导 135 
3.4 GaAs光电阴极性能参量对量子效率的影响 140 
3.4.1 电子表面逸出几率 140 
3.4.2 电子扩散长度 140 
3.4.3 光电阴极厚度 140 
3.4.4 前表面复合速率 142 
3.4.5 后界面复合速率 143 
3.4.6 吸收系数 145 
3.5 GaAs光电阴极性能参量的评估 146 
3.5.1 P、LD、Sfv和Sv值的确定 146 
3.5.2 积分灵敏度的计算 147 
参考文献 148 
第4章 GaAs光电阴极多信息量测控与评估系统 152 
4.1 GaAs光电阴极多信息量测控与评估系统的设计 152 
4.1.1 Cs源电流的原位监测和记录 152 
4.1.2 O源电流的原位监测和记录 152 
4.1.3 超高真空系统真空度的原位监测和记录 153 
4.1.4 光电阴极光电流的原位监测和记录 153 
4.1.5 光电阴极光谱响应的原位监测和记录 154 
4.2 超高真空激活系统 154 
4.2.1 超高真空激活系统的结构和性能 155 
4.2.2 超高真空的获取 158 
4.2.3 超高真空系统与国外的差距 159 
4.3 多信息量在线监控系统的构建 159 
4.4 光谱响应测试仪 163 
4.4.1 光谱响应测试原理 163 
4.4.2 光谱响应测试仪的硬件结构 165 
4.4.3 光谱响应测试仪的软件编制 168 
4.4.4 光谱响应测试方式 173 
4.5 在线量子效率测试与自动激活系统 174 
4.5.1 系统结构 174 
4.5.2 系统硬件设计 176 
4.5.3 自动激活策略 180 
4.5.4 软件设计 183 
4.5.5 实验与结果 193
4.5.6 自动激活与人工激活对比性实验 195 
4.6 GaAs光电阴极表面分析系统 197 
4.6.1 X射线光电子能谱仪 197 
4.6.2 紫外光电子能谱仪 199 
4.6.3 变角XPS表面分析技术 200 
4.7 超高真空的残气分析系统 202 
4.7.1 四极质谱仪原理与结构 202 
4.7.2 HAL201残余气体分析仪软件 203 
4.7.3 超高真空的残气分析 204 
4.8 研制的GaAs光电阴极多信息量测试与评估系统 210 
参考文献 212 
第5章 反射式GaAs光电阴极的激活工艺及其优化研究 214 
5.1 反射式GaAs光电阴极激活工艺概述 214 
5.2 Cs源、O源的除气工艺 215 
5.3 GaAs表面的净化工艺研究 216 
5.3.1 化学清洗工艺 217 
5.3.2 加热净化工艺的优化设计 218 
5.3.3 GaAs(100)面净化后的表面模型 219 
5.3.4 材料表面净化与XPS分析试验 221 
5.4 GaAs光电阴极Cs-O激活机理 223 
5.4.1 [GaAs(Zn):Cs]:O-Cs光电发射模型 224 
5.4.2 在Cs-O激活中掺Zn的富砷 GaAs(100)(2*4)表面的演变 225 
5.4.3 基于 [GaAs(Zn):Cs]:O-Cs模型的计算 228 
5.5 GaAs光电阴极激活过程中多信息量监控 240 
5.6 GaAs光电阴极的Cs、O激活工艺及其优化研究 241 
5.6.1 首次进Cs量对光电阴极的影响 241 
5.6.2 Cs/O流量比对光电阴极激活结果的影响 245 
5.6.3 不同激活方式比较 247 
5.6.4 高低温两步激活工艺研究 250 
5.6.5 高低温激活过程中光电子的逸出 253 
5.6.6 GaAs光电阴极表面势垒的评估 258 
5.6.7 Cs、O激活工艺的优化措施 262 
5.7 GaAs光电阴极的稳定性研究 263 
5.7.1 光照强度与光电流对光电阴极稳定性的影响 263 
5.7.2 Cs气氛下光电阴极的稳定性 266
5.7.3 重新铯化后光电阴极的稳定性 268 
5.7.4 光电阴极光电流衰减时量子效率曲线的变化 269 
5.7.5 重新铯化后光电阴极量子效率曲线的变化 272 
参考文献 274 
第6章 GaAs基光电阴极中电子与原子结构研究 279 
6.1 研究方法与理论基础 279 
6.1.1 单电子近似理论 279 
6.1.2 密度泛函理论 281 
6.1.3 平面波赝势法 284 
6.1.4 光学性质计算公式 285 
6.1.5 第一性原理计算软件 286 
6.2 Ga1-xAlxAs光电阴极结构设计 287 
6.2.1 不同Al组分Ga1-xAlxAs性质研究与Al组分的选取 287 
6.2.2 空位缺陷Ga0:5Al0:5As电子结构和光学性质研究 295 
6.2.3 掺杂元素的选取与掺杂 Ga0:5Al0:5As性质研究 301 
6.3 Ga1-xAlxAs光电阴极表面净化 304 
6.3.1 氧化物的去除与高温清洗温度的选取 305 
6.3.2 晶面选取中的电子与原子结构研究 307 
6.3.3 Ga0:5Al0:5As(001)表面重构相的研究 316 
6.3.4 掺杂表面电子和原子结构研究 321 
6.3.5 残余气体分子吸附研究 324 
6.4 Ga1-xAlxAs光电阴极 Cs、O激活 331 
6.4.1 Ga0:5Al0:5As(001)2(2*4) 重构相 Cs、O吸附研究 331 
6.4.2 掺杂 Ga0:5Al0:5As(001)2(2*4) 重构相 Cs、O吸附研究 340 
参考文献 345 
第7章 窄带响应GaAlAs光电阴极的制备与性能 351 
7.1 NEA GaAlAs光电阴极的光电发射理论 351 
7.1.1 GaAlAs(100)表面Cs、O双偶极层模型 352 
7.1.2 GaAlAs(100)和GaAs(100)表面Cs吸附比较研究 355 
7.1.3 GaAlAs光电阴极量子效率模型研究 357 
7.2 窄带响应GaAlAs光电阴极的结构设计与生长 365 
7.2.1 GaAlAs材料基本性质 365 
7.2.2 窄带响应GaAlAs光电阴极结构设计基础 367 
7.2.3 影响GaAlAs光电阴极量子效率的性能参量 368 
7.2.4 窄带响应GaAlAs光电阴极的结构设计 374
7.2.5 窄带响应GaAlAs材料生长 378 
7.3 窄带响应GaAlAs光电阴极的制备 380 
7.3.1 窄带响应GaAlAs材料的化学清洗 380 
7.3.2 窄带响应GaAlAs材料的加热净化 389 
7.3.3 窄带响应GaAlAs材料的 Cs、O激活 390 
7.4 窄带响应GaAlAs光电阴极的性能评估 393 
7.4.1 制备工艺对反射式GaAlAs光电阴极性能的影响 394 
7.4.2 真空系统中反射式GaAlAs光电阴极的稳定性 402 
7.4.3 窄带响应透射式GaAlAs光电