GaAs光电阴极在不同强度光照下的稳定性

邹继军; 常本康; 杨 智; 高 频; 乔建良; 曾一平

doi:10.7498/aps.56.6109

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摘要
利用多信息量测试系统分别测试了反射式GaAs光电阴极激活后在0(无光照)，33和100lx白光照射情况下阴极的光电流衰减变化曲线，计算得到其寿命分别为320，160和75min，阴极稳定性随光照强度的增加而降低，测试了只有光照(100lx)而无光电流流过阴极时阴极的寿命为100min. 通过比较发现光照比光电流对阴极稳定性的影响更大. 还测试了阴极在33lx光照下量子效率曲线随时间的衰减，发现阴极低能光子的量子效率下降速度更快，导致量子效率曲线形状不断发生变化. 基于修正后的反射式阴极量子效率公式对这种变化进行了理论分析，发现与光电子的谷间散射和阴极衰减过程中表面势垒形状的变化有关.

关键词:
GaAs光电阴极 /

稳定性 /

量子效率 /

表面势垒
Abstract
The photocurrent curves of reflection-mode GaAs photocathodes as a function of time, when were illuminated by white light with an intensity of 0, 33 and 100lx, respectively, were measured using a multi-information measurement system. The calculated lifetimes of cathodes are 320, 160 and 75min, respectively, showing that the stability of cathodes degraded with the increase of light intensity. The lifetime of cathode, illuminated by white light with an intensity of 100lx, while no photocurrent was being drawn during the illumination, was 100min. Through comparison, we found that the influence of illumination on cathodes stability is greater than that of photocurrent. The quantum-yield curves of cathodes as a functions of time, when illuminated by white light with an intensity of 33lx, were measured also. The measured results show that the shape of the yield curves changes with increasing illumination time due to the faster quantum-yield degradation rate of low energy photons. Based on the revised quantum-efficiency equations for the reflection-mode cathodes, the variation of yield curves are analyzed to be due to the intervalley diffusion of photoelectrons and the evolution of the surface potential barrier profile of the photocathodes during degradation process.

Keywords:
GaAs photocathode /

stability /

quantum efficiency /

surface potential barrier
作者及机构信息
邹继军²,

常本康¹,

杨智¹,

高频¹,

乔建良¹,

曾一平³

(1)南京理工大学电子工程与光电技术学院，南京 210094; (2)南京理工大学电子工程与光电技术学院，南京 210094；东华理工大学电子工程系，抚州 344000; (3)中国科学院半导体研究所，北京 100083

基金项目: 国家自然科学基金(批准号：60678043)和高等学校博士学科点专项科研基金(批准号：20050288010)资助的课题.
Authors and contacts
Zou Ji-Jun²,

Chang Ben-Kang¹,

Yang Zhi¹,

Gao Pin¹,

Qiao Jian-Liang¹,

Zeng Yi-Ping³

(1)南京理工大学电子工程与光电技术学院，南京 210094; (2)南京理工大学电子工程与光电技术学院，南京 210094；东华理工大学电子工程系，抚州 344000; (3)中国科学院半导体研究所，北京 100083
参考文献

施引文献

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[7]	杨永富, 富容国, 马力, 王晓晖, 张益军. 反射式GaN光电阴极表面势垒对量子效率衰减的影响. 物理学报, 2012, 61(12): 128504. doi: 10.7498/aps.61.128504
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[12]	牛军, 张益军, 常本康, 熊雅娟. GaAs光电阴极激活时Cs的吸附效率研究. 物理学报, 2011, 60(4): 044209. doi: 10.7498/aps.60.044209
[13]	牛军, 张益军, 常本康, 熊雅娟. GaAs光电阴极激活后的表面势垒评估研究. 物理学报, 2011, 60(4): 044210. doi: 10.7498/aps.60.044210
[14]	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
[15]	杨智, 邹继军, 常本康. 透射式指数掺杂GaAs光电阴极最佳厚度研究. 物理学报, 2010, 59(6): 4290-4295. doi: 10.7498/aps.59.4290
[16]	乔建良, 常本康, 杜晓晴, 牛军, 邹继军. 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
[17]	牛军, 杨智, 常本康, 乔建良, 张益军. 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
[18]	杜晓晴, 常本康. 负电子亲和势光电阴极量子效率公式的修正. 物理学报, 2009, 58(12): 8643-8650. doi: 10.7498/aps.58.8643
[19]	邹继军, 常本康, 杨智. 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
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GaAs光电阴极在不同强度光照下的稳定性

1. (1)南京理工大学电子工程与光电技术学院，南京 210094; (2)南京理工大学电子工程与光电技术学院，南京 210094；东华理工大学电子工程系，抚州 344000; (3)中国科学院半导体研究所，北京 100083

基金项目: 国家自然科学基金(批准号：60678043)和高等学校博士学科点专项科研基金(批准号：20050288010)资助的课题.

收稿日期: 2007-03-12

修回日期: 2007-03-22

刊出日期: 2007-05-05

摘要: 利用多信息量测试系统分别测试了反射式GaAs光电阴极激活后在0(无光照)，33和100lx白光照射情况下阴极的光电流衰减变化曲线，计算得到其寿命分别为320，160和75min，阴极稳定性随光照强度的增加而降低，测试了只有光照(100lx)而无光电流流过阴极时阴极的寿命为100min. 通过比较发现光照比光电流对阴极稳定性的影响更大. 还测试了阴极在33lx光照下量子效率曲线随时间的衰减，发现阴极低能光子的量子效率下降速度更快，导致量子效率曲线形状不断发生变化. 基于修正后的反射式阴极量子效率公式对这种变化进行了理论分析，发现与光电子的谷间散射和阴极衰减过程中表面势垒形状的变化有关.

关键词:

Stability of GaAs photocathodes under different intensities of illumination

1.
(1)南京理工大学电子工程与光电技术学院，南京 210094; (2)南京理工大学电子工程与光电技术学院，南京 210094；东华理工大学电子工程系，抚州 344000; (3)中国科学院半导体研究所，北京 100083

Received Date: 12 March 2007

Accepted Date: 22 March 2007

Published Online: 05 May 2007

Abstract: The photocurrent curves of reflection-mode GaAs photocathodes as a function of time, when were illuminated by white light with an intensity of 0, 33 and 100lx, respectively, were measured using a multi-information measurement system. The calculated lifetimes of cathodes are 320, 160 and 75min, respectively, showing that the stability of cathodes degraded with the increase of light intensity. The lifetime of cathode, illuminated by white light with an intensity of 100lx, while no photocurrent was being drawn during the illumination, was 100min. Through comparison, we found that the influence of illumination on cathodes stability is greater than that of photocurrent. The quantum-yield curves of cathodes as a functions of time, when illuminated by white light with an intensity of 33lx, were measured also. The measured results show that the shape of the yield curves changes with increasing illumination time due to the faster quantum-yield degradation rate of low energy photons. Based on the revised quantum-efficiency equations for the reflection-mode cathodes, the variation of yield curves are analyzed to be due to the intervalley diffusion of photoelectrons and the evolution of the surface potential barrier profile of the photocathodes during degradation process.

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