Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Типы фотокатодов.

Фотоэмиттеры с ОЭС

ФК с ОЭС представляют собой сильно легированные п/п p-типа, высота потенциального барьера φ которых снижена адсорбцией атомов Cs и О так, что уровень вакуума оказывается ниже дна зоны проводимости.

Решение уравнений диффузии электронов к поверхности п/п даёт зависимость квантового выхода ФК с ОЭС от длины волны для возбуждённых фотоэлектронов только в минимуме зоны проводимости:


где R - коэффициент отражения, an - коэффициент поглощения на рабочей длине волны, R - вероятность выхода фотоэлектрона. В диффузионном подходе влияние поверхности и приповерхностной области изгиба зон на процесс фотоэмиссии описывается введением R.

Существенное влияние на работу выхода оказывает состояние поверхности и структура слоя оксида CsO, а также процессы рассеяния фотоэлектронов на поверхности п/п.

В настоящее время красная граница ФК с ОЭС на основе GaI и AsP составляет 1.1-1.2 мкм. Её продвижение в ИК область стимулируется положительным электрическим полем. В результате у ФК на основе гетероструктуры IP, IGaAs; IP, AgCsO достигнут квантовый выход 1,2% на l=1,7 мкм.

Можно условно разделить ФК на два типа по принципу эмиссии электронов в вакуум:

1.классические - тонкий слой эмиттера, содержащий щелочной металл или их смесь (почти всегда включая Cs), идин или смесь металлов из V группы периодической таблицы (например Sb), а также кислород или Ag. В УФ области используются, к примеру, CsI;

2. более современный - использующий фотоэффект с отрицательным электронным сродством (ОЭС). Состояние ОЭС достигается, когда его энергетический уровень на дне зоны проводимости в объёме п/п выше вакуумного. Поэтому если он, двигаясь к границе раздела не рекомбинирует, то свободно выходит в вакуум. Для свободного выхода ему не требуется как в случае классического фотоэмиттера (ФЭ) дополнительной существенной энергии для преодоления потенциального барьера.

Типы фотокатодов.

К настоящему времени разработаны и описаны десятки различных ФК. Их систематизацию удобно провести по признаку принадлежности к различным спектральным участкам:

1. ФК для УФ. Распространённые в видимой области ФК, в принципе, пригодны и для работы в УФ. Однако их чувствительность в этой области определяется спектральными характеристиками окна фотоэлемента. Так, для l<300нм окна излучение, как правило, не пропускают. До 250 нм используются специальные, т.н. увиолевые стёкла. Ниже 200 нм - чисто кварцевые. Для измерений до 150 нм используют сапфировые окна, а до 110 нм - флюорит, Mg или Li (до 105 нм).

ФК в УФ-области должны иметь меньшую толщину, что повышает их чувствительность в коротковолновом диапазоне за счёт некоторого снижения в длинноволновом. В УФ-области становится возможным размножение фотоэлектронов за счёт ударной ионизации (образование n-p пар) и может достигать 100%.

Существуют приборы с «солнечно-слепыми» ФК, длинноволновая граница которых лежит в УФ. Поэтому они никак не реагируют на l<200нм, а вблизи земной поверхности из-за поглощения УФ атмосферой также l<350нм. Солнечно-слепые ФК очень удобны при исследовании в УФ.

2. ФК для видимой части спектра. Это в основном соединения Sb с одним, двумя или тремя щелочными металлами. Широко выпускаются для фотоэлементов и фотоумножителей ФК из SbCs, изобретённые ещё в середине 30-х годов П.Герлихом. Sb с Cs могут образовывать соединения разного состава, но наибольшую чувствительность имеет SbCs3, на поверхности которого адсорбирована плёнка атомарного Cs.

Максимальная чувствительность массивных SbCs ФК в условиях серийного производства достигает 20мкА/лм, а полупрозрачные ФК для ФЭУ - около 70 мкА/лм. Среднее значение – 3-40 мкА/лм. Область спектральной чувствительности 200-650нм.

3. ФК для ИК области. Для l>1,1 мкм пригоден единственный из ФК - O-Ag-Cs-вый. Создан в 1930г. Основной недостаток этих ФК - высокий уровень термочувствительности. Огромен порог чувствительности - 10-10-10-13А/лм. Причём чувствительность этих ФК со временем быстро падает, хотя прогревы позволяют её восстанавливать.

4. ФК с ОЭС. Известными кроме Si материалами в настоящее время являются сильно легированные п/п p-типа с концентрацией акцепторов 1019 см-3. В промышленных приборах нашли применение ОЭС-ФК двух типов. В технически более простые и массивные в ФЭУ - квантаконах и полупрозрачные - в ЭОП.

В сверхвысоковакуумных камерах на GaAs - ФК, полученные методом газовой эпитаксии, была достигнута рекордная чувствительность - 2150 мкА/лм при малой термоэмиссии (10-16 А/лм).


Дата добавления: 2015-12-08; просмотров: 225 | Нарушение авторских прав



mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.007 сек.)