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真空沟道结构GaAs光电阴极电子发射特性研究

郝广辉 韩攀阳 李兴辉 李泽鹏 高玉娟

真空沟道结构GaAs光电阴极电子发射特性研究

郝广辉, 韩攀阳, 李兴辉, 李泽鹏, 高玉娟
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-12-15

真空沟道结构GaAs光电阴极电子发射特性研究

  • 1. 中国电子科技集团公司第十二研究所
  • 2. 中电十二所
  • 3. 北京真空电子技术研究所
  • 通信作者: 郝广辉, hghhgh@126.com
    基金项目: 国家级-基于人工表面等离激元的功能集成型辐射器研究(61601420)

摘要: 光电阴极的发射电流密度和寿命限制了其在功率器件和大科学装置中的应用。本文结合光电阴极和场发射阴极电子发射理论,设计了大电流密度的真空沟道结构光电阴极组件,并使用覆膜和刻蚀技术制备了以GaAs衬底为阴极材料的光电阴极组件。光电阴极组件电子发射特性测试结果显示,常温状态下随入射光功率增加,阴极发射电流增加幅度逐步增大。光功率为5W时,发射电流达到26.12mA,电流密度达到5.33A/cm2。随光电阴极组件工作温度增加,阴极材料内的载流子浓度也会相应地增加,提高了负极对阴极材料内发射电子的补充效率,增强了阴极组件的电子发射能力。当光电阴极组件为400℃时,其发射电流可达到89.69mA。由于阴极表面不存在激活原子,在光电阴极组件连续144小时的寿命试验中,阴极的发射电流为4.5mA±0.3mA,阴极发射性能并未出现明显衰减。真空沟道是光电阴极组件电子发射的主要区域,通过改善真空沟道结构参数可以直接调整阴极组件发射电子束的形状,增强大电流密度光电阴极在真空电子器件和设备中的适用性。

English Abstract

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