對532nm敏感的GaAlAs光電發射機理及其製備技術研究

《對532nm敏感的GaAlAs光電發射機理及其製備技術研究》是依託南京理工大學，由常本康擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：對532nm敏感的GaAlAs光電發射機理及其製備技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：常本康
• 依託單位：南京理工大學

項目摘要

GaAlAs光電陰極採用Al組分和摻雜濃度由體內向表面逐漸降低的變組分變摻雜方法，形成從內到外的可變能帶結構。通過控制內部的Al組分含量、摻雜濃度與GaAlAs層厚度，將表面的禁頻寬度控制在2.33 eV，最終獲得對532 nm敏感的GaAlAs光電發射材料。本項目利用第一性原理研究GaAlAs材料的能帶結構設計，建立變組分變摻雜光電陰極量子效率模型，設計發射層的最佳光學結構，利用多信息量測試設備開展實驗與驗證研究，並和理論結果進行對比分析，不斷最佳化材料設計，使製備的陰極在532 nm處量子效率達到25%以上，並開展窄帶原型微光像增強器研究。本項目是對窄帶回響GaAlAs光電陰極材料的一種探索，擬解決傳統陰極材料回響波段寬、在532 nm處噪聲大、靈敏度低、不能全天候使用的問題。對532 nm敏感的GaAlAs光電陰極對我國海洋探潛、海底通信、海底成像等領域具有廣泛的套用前景。

結題摘要

針對傳統陰極材料回響波段寬、噪聲大、靈敏度低、不能全天候使用的問題，提出了對532 nm敏感的窄帶回響GaAlAs光電陰極概念，其對海洋探潛、海底通信、海底成像等領域具有廣泛的套用前景。本項目以設計與製備窄帶回響GaAlAs光電陰極及探索其光電發射機理為目標，主要進行了以下研究：提出了GaAlAs(100)表面Cs-O雙偶極層模型，推導了量子效率公式； 針對Ga1-xAlxAs光電陰極結構設計、空位缺陷、摻雜、表面淨化、表面重構相、摻雜表面電子和原子結構以及Cs、O激活等問題，利用第一性原理計算開展了GaAlAs光電陰極電子與原子結構的深入研究；研製了反射式和透射式GaAlAs光電陰極結構設計、性能測試軟體，研究了窄帶回響光電陰極，實現了光電陰極結構的計算機輔助設計和性能測試的自動化；通過量子效率公式和光學性能計算公式對量子效率進行了仿真研究，在此基礎上設計並生長了對532 nm敏感的透射式和反射式GaAlAs光電陰極材料，製備出了量子效率在532 nm處達到26%的反射式光電陰極；研製了基於窄帶回響透射式GaAlAs光電陰極的真空光電二極體，該器件實現了在532 nm附近出現峰值回響。本項目為進一步研究對532 nm敏感的窄帶微光像增強器打下良好的基礎。