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反射式变掺杂负电子亲和势GaN光电阴极量子效率研究

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

乔建良, 徐源, 高有堂, 牛军, 常本康
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  • 从变掺杂负电子亲和势(NEA)GaN光电阴极材料的光电发射机理入手,给出了反射式变掺杂NEA GaN光电阴极内建电场和量子效率的计算公式.利用初步设计的变掺杂NEA GaN光电阴极,介绍了变掺杂NEA GaN阴极的激活过程和激活光电流的变化特点.结合国内外典型的变掺杂NEA GaN阴极的量子效率曲线,分析了GaN光电阴极量子效率曲线的特点.结果显示:由于内建电场的存在,反射式变掺杂NEA GaN光电阴极量子效率在240 nm处即可达到56%,在较宽的入射光波长范围内,阴极具有相对平稳的量子效率,量子效率值随入射光子能量的增加而增加,并且量子效率曲线在阈值附近表现出了明显的锐截止特性.
      通信作者: 乔建良, qjlqsy@sohu.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61371058)资助的课题.
    [1]

    Yang Y F, Fu R G, Ma L, Wang X H, Zhang Y J 2012 Acta Phys. Sin. 61 128504 (in Chinese) [杨永富, 富容国, 马力, 王晓晖, 张益军 2012 物理学报 61 128504]

    [2]

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

    [3]

    Wang X H, Shi F, Guo H, Hu C L, Cheng H C, Chang B K, Ren L, Du Y J, Zhang J J 2012 Chin. Phys. B 21 087901

    [4]

    Du X Q, Tian J, Zhou Q F 2011 Spectroscop. Spect. Anal. 31 1606 (in Chinese) [杜晓晴, 田健, 周强富 2011 光谱学与光谱分析 31 1606]

    [5]

    Zhang Y J, Niu J, Zhao J, Xiong Y J, Ren L, Chang B K, Qian Y S 2011 Chin. Phys. B 20 118501

    [6]

    Zhang Y J, Chang B K, Yang Z, Niu J, Zou J J 2009 Chin. Phys. B 18 4541

    [7]

    Li B, Chang B K, Xu Y, Du X Q, Du Y J, Fu X Q, Wang X H, Zhang J J 2011 Spectroscop. Spect. Anal. 31 2036 (in Chinese) [李飙, 常本康, 徐源, 杜晓晴, 杜玉杰, 付小倩, 王晓晖, 张俊举 2011 光谱学与光谱分析 31 2036]

    [8]

    Niu J, Qiao J L, Chang B K, Yang Z, Zhang Y J 2009 Spectroscop. Spect. Anal. 29 3007 (in Chinese) [牛军, 乔建良, 常本康, 杨智, 张益军 2009 光谱学与光谱分析 29 3007]

    [9]

    Yang Z, Chang B, Zou J, Qiao J, Gao P, Zeng Y, Li H 2007 Appl. Opt. 46 7035

    [10]

    Zou J J, Chang B K, Yang Z 2007 Acta Phys. Sin. 56 2992 (in Chinese) [邹继军, 常本康, 杨智 2007 物理学报 56 2992]

    [11]

    Hao G H, Chang B K, Chen X L, Wang X H, Zhao J, Xu Y, Jin M C 2013 Acta Phys. Sin. 62 097901 (in Chinese) [郝广辉, 常本康, 陈鑫龙, 王晓晖, 赵静, 徐源, 金睦淳 2013 物理学报 62 097901]

    [12]

    Wang X H, Chang B K, Zhang Y J, Hou R L, Xiong Y J 2011 Spectroscop. Spect. Anal. 31 2655 (in Chinese) [王晓晖, 常本康, 张益军, 侯瑞丽, 熊雅娟 2011 光谱学与光谱分析 31 2655]

    [13]

    Li B 2013 Ph. D. Dissertation (Nanjing: Nanjing University of Science and Technology) (in Chinese) [李飙 2013 博士学位论文(南京: 南京理工大学)]

    [14]

    Wang X H 2013 Ph. D. Dissertation (Nanjing: Nanjing University of Science and Technology) (in Chinese) [王晓晖 2013 博士学位论文(南京: 南京理工大学)]

    [15]

    Siegmund O H W, Tremsin A S, Vallerga J V, McPhate J B, Hull J S, Malloy J, Dabiran A M 2008 Proc. SPIE 7021 70211B

    [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

  • [1]

    Yang Y F, Fu R G, Ma L, Wang X H, Zhang Y J 2012 Acta Phys. Sin. 61 128504 (in Chinese) [杨永富, 富容国, 马力, 王晓晖, 张益军 2012 物理学报 61 128504]

    [2]

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

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    Wang X H, Shi F, Guo H, Hu C L, Cheng H C, Chang B K, Ren L, Du Y J, Zhang J J 2012 Chin. Phys. B 21 087901

    [4]

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    Zhang Y J, Chang B K, Yang Z, Niu J, Zou J J 2009 Chin. Phys. B 18 4541

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    [10]

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    Hao G H, Chang B K, Chen X L, Wang X H, Zhao J, Xu Y, Jin M C 2013 Acta Phys. Sin. 62 097901 (in Chinese) [郝广辉, 常本康, 陈鑫龙, 王晓晖, 赵静, 徐源, 金睦淳 2013 物理学报 62 097901]

    [12]

    Wang X H, Chang B K, Zhang Y J, Hou R L, Xiong Y J 2011 Spectroscop. Spect. Anal. 31 2655 (in Chinese) [王晓晖, 常本康, 张益军, 侯瑞丽, 熊雅娟 2011 光谱学与光谱分析 31 2655]

    [13]

    Li B 2013 Ph. D. Dissertation (Nanjing: Nanjing University of Science and Technology) (in Chinese) [李飙 2013 博士学位论文(南京: 南京理工大学)]

    [14]

    Wang X H 2013 Ph. D. Dissertation (Nanjing: Nanjing University of Science and Technology) (in Chinese) [王晓晖 2013 博士学位论文(南京: 南京理工大学)]

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  • [1] 杨智, 常本康, 张益军, 牛军, 乔建良. 反射式变掺杂GaAs光电阴极量子效率模型研究. 物理学报, 2009, 58(7): 5002-5006. doi: 10.7498/aps.58.5002
    [2] 郭向阳, 常本康, 王晓晖, 张益军, 杨铭. 反射式负电子亲和势GaN光电阴极的光电发射及稳定性研究. 物理学报, 2011, 60(5): 058101. doi: 10.7498/aps.60.058101
    [3] 陈鑫龙, 赵静, 常本康, 徐源, 张益军, 金睦淳, 郝广辉. 指数掺杂反射式GaAlAs和GaAs光电阴极比较研究. 物理学报, 2013, 62(3): 037303. doi: 10.7498/aps.62.037303
    [4] 李飙, 常本康, 徐源, 杜晓晴, 杜玉杰, 王晓晖, 张俊举. GaN 光电阴极的研究及其发展. 物理学报, 2011, 60(8): 088503. doi: 10.7498/aps.60.088503
    [5] 邢怀中, 申 晔, 俞建国, 吕 斌, 茅惠兵, 王基庆. 极化诱导的内建电场对Mn δ掺杂的GaN/AlGaN量子阱居里温度的调制. 物理学报, 2007, 56(6): 3453-3457. doi: 10.7498/aps.56.3453
    [6] 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
    [7] 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
    [8] 邓懿, 赵德刚, 吴亮亮, 刘宗顺, 朱建军, 江德生, 张书明, 梁骏吾. 器件参数对GaN基n+-GaN/i-Alx Ga1-xN/n+-GaN结构紫外和红外双色探测器中紫外响应的影响. 物理学报, 2010, 59(12): 8903-8909. doi: 10.7498/aps.59.8903
    [9] 常本康, 杨 智, 邹继军. 指数掺杂GaAs光电阴极量子效率的理论计算. 物理学报, 2007, 56(5): 2992-2997. doi: 10.7498/aps.56.2992
    [10] 常本康, 钱芸生, 王晓晖, 郭向阳, 乔建良, 杜晓晴. 反射式NEA GaN光电阴极量子效率恢复研究. 物理学报, 2011, 60(1): 017903. doi: 10.7498/aps.60.017903
    [11] 张益军, 牛军, 赵静, 邹继军, 常本康. 指数掺杂结构对透射式GaAs光电阴极量子效率的影响研究. 物理学报, 2011, 60(6): 067301. doi: 10.7498/aps.60.067301
    [12] 常本康, 邹继军, 乔建良, 牛军, 杜晓晴. 反射式负电子亲和势GaN光电阴极量子效率衰减机理研究. 物理学报, 2010, 59(4): 2855-2859. doi: 10.7498/aps.59.2855
    [13] 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
    [14] 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. 物理学报, 2011, 60(12): 127901. doi: 10.7498/aps.60.127901
    [15] 金豫浙, 胡益培, 曾祥华, 杨义军. GaN基多量子阱蓝光LED的γ辐照效应. 物理学报, 2010, 59(2): 1258-1262. doi: 10.7498/aps.59.1258
    [16] 张德恒, 刘云燕, 张德骏. 用MOCVD方法制备的n型GaN薄膜紫外光电导. 物理学报, 2001, 50(9): 1800-1804. doi: 10.7498/aps.50.1800
    [17] 王度阳, 孙慧卿, 解晓宇, 张盼君. GaN基LED量子阱内量子点发光性质的模拟分析. 物理学报, 2012, 61(22): 227303. doi: 10.7498/aps.61.227303
    [18] 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
    [19] 李培咸, 郝 跃, 范 隆, 张进城, 张金凤, 张晓菊. 基于量子微扰的AlGaN/GaN异质结波函数半解析求解. 物理学报, 2003, 52(12): 2985-2988. doi: 10.7498/aps.52.2985
    [20] 黄斌斌, 熊传兵, 张超宇, 黄基锋, 王光绪, 汤英文, 全知觉, 徐龙权, 张萌, 王立, 方文卿, 刘军林, 江风益. 硅基板和铜基板垂直结构GaN基LED变温变电流发光性能的研究. 物理学报, 2014, 63(21): 217806. doi: 10.7498/aps.63.217806
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-10-08
  • 修回日期:  2016-11-23
  • 刊出日期:  2017-03-20

反射式变掺杂负电子亲和势GaN光电阴极量子效率研究

  • 1. 南阳理工学院电子与电气工程学院, 南阳 473004;
  • 2. 南京理工大学电子工程与光电技术学院, 南京 210094
  • 通信作者: 乔建良, qjlqsy@sohu.com
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61371058)资助的课题.

摘要: 从变掺杂负电子亲和势(NEA)GaN光电阴极材料的光电发射机理入手,给出了反射式变掺杂NEA GaN光电阴极内建电场和量子效率的计算公式.利用初步设计的变掺杂NEA GaN光电阴极,介绍了变掺杂NEA GaN阴极的激活过程和激活光电流的变化特点.结合国内外典型的变掺杂NEA GaN阴极的量子效率曲线,分析了GaN光电阴极量子效率曲线的特点.结果显示:由于内建电场的存在,反射式变掺杂NEA GaN光电阴极量子效率在240 nm处即可达到56%,在较宽的入射光波长范围内,阴极具有相对平稳的量子效率,量子效率值随入射光子能量的增加而增加,并且量子效率曲线在阈值附近表现出了明显的锐截止特性.

English Abstract

参考文献 (16)

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