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GaN真空面电子源光电发射机理研究

乔建良 常本康 钱芸生 王晓晖 李飙 徐源

GaN真空面电子源光电发射机理研究

乔建良, 常本康, 钱芸生, 王晓晖, 李飙, 徐源
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  • 采用Cs源持续、O源断续的交替方法成功激活了GaN光电阴极,原位测试了透射模式下的光谱响应曲线,获得了透射模式下高达13%的量子效率.从一维定态薛定谔方程入手,得到了GaN真空面电子源材料的电子透射系数的表达式.对于一定形状的阴极表面势垒,电子透射系数决定于入射电子能量、表面势垒的高度和宽度.根据具有负电子亲和势(NEA)特性的透射式GaN光电阴极的能带及Cs,O覆盖过程中阴极表面势垒的变化情况,结合双偶极层[CaN(Mg):Cs]:O-Cs表面模型,分析了GaN真空面电子源材料NEA特性的形成原因.研究表明:Cs,O激活过程中形成的双偶极层对电子逸出起促进作用,双偶极层的形成是材料表面真空能级下降的原因.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:60871012)和中国博士后科学基金(批准号:2011M500925)资助的课题.
    [1]

    Pierce D T, Meier F 1976 Phys. Rev. B 13 5484

    [2]

    Maruyama T, Brachmann A, Clendenin J E, Desikan T, Garwin E L, Kirby R E, Luh D A, Turner J, Prepost R 2002 Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A 492 199

    [3]
    [4]
    [5]

    Machuca F, Liu Z, Sun Y, Pianetta P, Spicer W E, Pease R F W 2002 J. Vac. Sci. Technol. B 20 2721

    [6]

    Herrera-Gmez A, Vergara G, Spicer W E 1996 J. Appl. Phys. 79 7318

    [7]
    [8]
    [9]

    Machuca F 2003 Ph. D. Dissertation (Stanford: Stanford University)

    [10]

    Li Q, Hao L, Pang W N 2008 Acta Phys. Sin. 57 172 (in Chinese)[李 倩、郝 亮、庞文宁 2008 物理学报 57 172 ]

    [11]
    [12]

    Ruan C J 2003 Ph. D. Dissertation (Beijing: Tsinghua University) (in Chinese)[阮存军 2003 博士学位论文(北京:清华大学)]

    [13]
    [14]

    Spicer W E, Herrera-Gmez A 1993 Proc. SPIE 2022 18

    [15]
    [16]

    Siegmund O, Vallerga J, McPhate J, Malloy J, Tremsin A, Martin A, Ulmer M, Wessels B 2006 Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A 567 89

    [17]
    [18]
    [19]

    Qiao J L, Tian S, Chang B K, Du X Q, Gao P 2009 Acta Phys. Sin. 58 5847 (in Chinese)[乔建良、田 思、常本康、杜晓晴、高 频 2009 物理学报 58 5847]

    [20]
    [21]

    Wang X H, Chang B K, Qian Y S, Gao P, Zhang Y J, Qiao J L, Du X Q 2011 Acta Phys. Sin. 60 057902 (in Chinese)[王 晓晖、常本康、钱芸生、高 频、张益军、乔建良、杜晓晴 2011 物理学报 60 057902]

    [22]
    [23]

    Qiao J L, Chang B K, Yang Z, Gao Y T, Tian S 2008 Opt. Techn. 34 395 (in Chinese)[乔建良、常本康、杨 智、高有堂、田 思 2008 光学技术 34 395]

    [24]

    Wang H M, Zhang Y F 2005 Acta Phys. Sin. 54 2226 (in Chinese) [王洪梅、张亚非 2005 物理学报 54 2226]

    [25]
    [26]

    Lui W W, Fukuma M 1986 J. Appl. Phys. 60 1555

    [27]
    [28]
    [29]

    Hsu D S, Hsu M Z, Tan C H, Wang Y Y 1992 J. Appl. Phys. 72 4972

    [30]

    Allen S S, Richardson S L 1996 J. Appl. Phys. 79 886

    [31]
    [32]
    [33]

    Zou J J 2007 Ph. D. Dissertation (Nanjing: Nanjing University of Science and Technology) (in Chinese)[邹继军2007 博士学位论文 (南京:南京理工大学)]

    [34]
    [35]

    Qiao J L, Chang B K, Du X Q, Niu J, Zou J J 2010 Acta Phys. Sin. 59 2855 (in Chinese)[乔建良、常本康、杜晓晴、牛 军、邹继军 2010 物理学报 59 2855]

    [36]
    [37]

    Qiao J L, Niu J, Yang Z, Zou J J, Chang B K 2009 Opt. Techn. 35 145 (in Chinese)[乔建良、牛 军、杨 智、邹继军、常本康 2009 光学技术 35 145]

    [38]
    [39]

    Qiao J L, Chang B K, Qian Y S, Du X Q, Wang X H, Guo X Y 2011 Acta Phys. Sin. 60 017903 (in Chinese)[乔建良、常本康、钱芸生、杜晓晴、王晓晖、郭向阳 2011 物理学报 60 017903]

  • [1]

    Pierce D T, Meier F 1976 Phys. Rev. B 13 5484

    [2]

    Maruyama T, Brachmann A, Clendenin J E, Desikan T, Garwin E L, Kirby R E, Luh D A, Turner J, Prepost R 2002 Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A 492 199

    [3]
    [4]
    [5]

    Machuca F, Liu Z, Sun Y, Pianetta P, Spicer W E, Pease R F W 2002 J. Vac. Sci. Technol. B 20 2721

    [6]

    Herrera-Gmez A, Vergara G, Spicer W E 1996 J. Appl. Phys. 79 7318

    [7]
    [8]
    [9]

    Machuca F 2003 Ph. D. Dissertation (Stanford: Stanford University)

    [10]

    Li Q, Hao L, Pang W N 2008 Acta Phys. Sin. 57 172 (in Chinese)[李 倩、郝 亮、庞文宁 2008 物理学报 57 172 ]

    [11]
    [12]

    Ruan C J 2003 Ph. D. Dissertation (Beijing: Tsinghua University) (in Chinese)[阮存军 2003 博士学位论文(北京:清华大学)]

    [13]
    [14]

    Spicer W E, Herrera-Gmez A 1993 Proc. SPIE 2022 18

    [15]
    [16]

    Siegmund O, Vallerga J, McPhate J, Malloy J, Tremsin A, Martin A, Ulmer M, Wessels B 2006 Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A 567 89

    [17]
    [18]
    [19]

    Qiao J L, Tian S, Chang B K, Du X Q, Gao P 2009 Acta Phys. Sin. 58 5847 (in Chinese)[乔建良、田 思、常本康、杜晓晴、高 频 2009 物理学报 58 5847]

    [20]
    [21]

    Wang X H, Chang B K, Qian Y S, Gao P, Zhang Y J, Qiao J L, Du X Q 2011 Acta Phys. Sin. 60 057902 (in Chinese)[王 晓晖、常本康、钱芸生、高 频、张益军、乔建良、杜晓晴 2011 物理学报 60 057902]

    [22]
    [23]

    Qiao J L, Chang B K, Yang Z, Gao Y T, Tian S 2008 Opt. Techn. 34 395 (in Chinese)[乔建良、常本康、杨 智、高有堂、田 思 2008 光学技术 34 395]

    [24]

    Wang H M, Zhang Y F 2005 Acta Phys. Sin. 54 2226 (in Chinese) [王洪梅、张亚非 2005 物理学报 54 2226]

    [25]
    [26]

    Lui W W, Fukuma M 1986 J. Appl. Phys. 60 1555

    [27]
    [28]
    [29]

    Hsu D S, Hsu M Z, Tan C H, Wang Y Y 1992 J. Appl. Phys. 72 4972

    [30]

    Allen S S, Richardson S L 1996 J. Appl. Phys. 79 886

    [31]
    [32]
    [33]

    Zou J J 2007 Ph. D. Dissertation (Nanjing: Nanjing University of Science and Technology) (in Chinese)[邹继军2007 博士学位论文 (南京:南京理工大学)]

    [34]
    [35]

    Qiao J L, Chang B K, Du X Q, Niu J, Zou J J 2010 Acta Phys. Sin. 59 2855 (in Chinese)[乔建良、常本康、杜晓晴、牛 军、邹继军 2010 物理学报 59 2855]

    [36]
    [37]

    Qiao J L, Niu J, Yang Z, Zou J J, Chang B K 2009 Opt. Techn. 35 145 (in Chinese)[乔建良、牛 军、杨 智、邹继军、常本康 2009 光学技术 35 145]

    [38]
    [39]

    Qiao J L, Chang B K, Qian Y S, Du X Q, Wang X H, Guo X Y 2011 Acta Phys. Sin. 60 017903 (in Chinese)[乔建良、常本康、钱芸生、杜晓晴、王晓晖、郭向阳 2011 物理学报 60 017903]

  • [1] 乔建良, 常本康, 钱芸生, 高频, 王晓晖, 徐源. 负电子亲和势GaN真空面电子源研究进展. 物理学报, 2011, 60(10): 107901. doi: 10.7498/aps.60.107901
    [2] 万 威, 唐春艳, 王玉梅, 李方华. GaN晶体中堆垛层错的高分辨电子显微像研究. 物理学报, 2005, 54(9): 4273-4278. doi: 10.7498/aps.54.4273
    [3] 赵德刚, 周 梅. p-GaN层厚度对GaN基p-i-n结构紫外探测器性能的影响. 物理学报, 2008, 57(7): 4570-4574. doi: 10.7498/aps.57.4570
    [4] 林志宇, 张进成, 许晟瑞, 吕玲, 刘子扬, 马俊彩, 薛晓咏, 薛军帅, 郝跃. 斜切蓝宝石衬底MOCVD生长GaN薄膜的透射电镜研究. 物理学报, 2012, 61(18): 186103. doi: 10.7498/aps.61.186103
    [5] 陈峻, 范广涵, 张运炎. 渐变型量子阱垒层厚度对GaN基双波长发光二极管发光特性调控的研究. 物理学报, 2012, 61(17): 178504. doi: 10.7498/aps.61.178504
    [6] 薛正群, 张保平, 陈朝, 黄生荣. GaN基白光发光二极管失效机理分析. 物理学报, 2010, 59(7): 5002-5009. doi: 10.7498/aps.59.5002
    [7] 陈浩然, 杨林安, 朱樟明, 林志宇, 张进成. 基于AlGaN/GaN共振隧穿二极管的退化现象的研究. 物理学报, 2013, 62(21): 217301. doi: 10.7498/aps.62.217301
    [8] 常本康, 高频, 乔建良, 田思, 杜晓晴. 负电子亲和势GaN光电阴极激活机理研究. 物理学报, 2009, 58(8): 5847-5851. doi: 10.7498/aps.58.5847
    [9] 李倩倩, 郝秋艳, 李英, 刘国栋. 稀土元素(Ce, Pr)掺杂GaN的电子结构和光学性质的理论研究. 物理学报, 2013, 62(1): 017103. doi: 10.7498/aps.62.017103
    [10] 刘阳, 柴常春, 于新海, 樊庆扬, 杨银堂, 席晓文, 刘胜北. GaN高电子迁移率晶体管强电磁脉冲损伤效应与机理. 物理学报, 2016, 65(3): 038402. doi: 10.7498/aps.65.038402
    [11] 刘旭阳, 张贺秋, 李冰冰, 刘俊, 薛东阳, 王恒山, 梁红伟, 夏晓川. AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管温度传感器特性. 物理学报, 2020, 69(4): 047201. doi: 10.7498/aps.69.20190640
    [12] 冯 倩, 郝 跃, 岳远征. Al2O3绝缘层的AlGaN/GaN MOSHEMT器件研究. 物理学报, 2008, 57(3): 1886-1890. doi: 10.7498/aps.57.1886
    [13] 张运炎, 范广涵, 章勇, 郑树文. 掺杂GaN间隔层对双波长发光二极管光谱调控作用的研究. 物理学报, 2011, 60(2): 028503. doi: 10.7498/aps.60.028503
    [14] 张运炎, 范广涵. 不同掺杂类型的GaN间隔层和量子阱垒层对双波长LED作用的研究. 物理学报, 2011, 60(1): 018502. doi: 10.7498/aps.60.018502
    [15] 张剑铭, 邹德恕, 徐 晨, 顾晓玲, 沈光地. 电极结构优化对大功率GaN基发光二极管性能的影响. 物理学报, 2007, 56(10): 6003-6007. doi: 10.7498/aps.56.6003
    [16] 薛正群, 张保平, 陈朝, 黄生荣. 激光诱导p-GaN掺杂对发光二极管性能改善的分析. 物理学报, 2010, 59(2): 1268-1274. doi: 10.7498/aps.59.1268
    [17] 乔建良, 徐源, 高有堂, 牛军, 常本康. 反射式变掺杂负电子亲和势GaN光电阴极量子效率研究. 物理学报, 2017, 66(6): 067903. doi: 10.7498/aps.66.067903
    [18] 程 凯, 丁志博, 姚淑德, 王 坤. Si(111)衬底上生长有多缓冲层的六方GaN晶格常数计算和应变分析. 物理学报, 2006, 55(6): 2977-2981. doi: 10.7498/aps.55.2977
    [19] 刘仕锋, 尤力平, 秦国刚, 戴 伦, 傅竹西, 张纪才. 在双热舟化学气相沉积系统中通过掺In技术生长GaN纳米线和纳米锥. 物理学报, 2005, 54(9): 4329-4333. doi: 10.7498/aps.54.4329
    [20] 张进城, 郝跃, 李培咸, 范隆, 冯倩. 基于透射谱的GaN薄膜厚度测量. 物理学报, 2004, 53(4): 1243-1246. doi: 10.7498/aps.53.1243
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-01-21
  • 修回日期:  2011-05-11
  • 刊出日期:  2011-12-15

GaN真空面电子源光电发射机理研究

  • 1. 南京理工大学电子工程与光电技术学院,南京 210094;
  • 2. 南阳理工学院电子与电气工程系,南阳 473004
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:60871012)和中国博士后科学基金(批准号:2011M500925)资助的课题.

摘要: 采用Cs源持续、O源断续的交替方法成功激活了GaN光电阴极,原位测试了透射模式下的光谱响应曲线,获得了透射模式下高达13%的量子效率.从一维定态薛定谔方程入手,得到了GaN真空面电子源材料的电子透射系数的表达式.对于一定形状的阴极表面势垒,电子透射系数决定于入射电子能量、表面势垒的高度和宽度.根据具有负电子亲和势(NEA)特性的透射式GaN光电阴极的能带及Cs,O覆盖过程中阴极表面势垒的变化情况,结合双偶极层[CaN(Mg):Cs]:O-Cs表面模型,分析了GaN真空面电子源材料NEA特性的形成原因.研究表明:Cs,O激活过程中形成的双偶极层对电子逸出起促进作用,双偶极层的形成是材料表面真空能级下降的原因.

English Abstract

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