茂葉遒枝蓄芳華：科研院所黨建研究成果選編（二）

第1章 緒論 1 
1.1 三代微光像增強器簡介 1 
1.1.1 三代微光像增強器的基本原理 1 
1.1.2 GaAlAs/GaAs光電陰極 4 
1.1.3 微通道板 5 
1.1.4 積分靈敏度 6 
1.1.5 分辨力、MTF 6 
1.1.6 信噪比 7 
1.1.7 三代微光像增強器的應用領域 8 
1.1.8 三代微光像增強器的國內外發(fā)展現(xiàn)狀 11 
1.2 數(shù)字微光器件與電子源中的GaAs基光電陰極 13 
1.2.1 數(shù)字微光器件 13 
1.2.2 電子源 21 
1.3 GaAs光電陰極的發(fā)展概況 23 
1.3.1 GaAs光電陰極的發(fā)現(xiàn)及特點 23 
1.3.2 GaAs光電陰極的制備 24 
1.4 GaAs光電陰極國內外研究現(xiàn)狀 27 
1.4.1 GaAs光電陰極材料特性 28 
1.4.2 GaAs光電陰極激活工藝的研究 29 
1.4.3 GaAs光電陰極的穩(wěn)定性研究 31 
1.4.4 GaAs光電陰極表面模型研究 32 
1.5 國內外GaAs光電陰極性能現(xiàn)狀 36 
1.5.1 國外GaAs光電陰極技術水平現(xiàn)狀 36 
1.5.2 國內GaAs光電陰極技術水平現(xiàn)狀 39 
1.5.3 國內外GaAs光電陰極的光譜響應特性比較 40 
參考文獻 42 
第2章 GaAs和GaAlAs光電陰極材料 51 
2.1 GaAs材料的性質 51 
2.1.1 GaAs的物理和熱學性質 51 
2.1.2 GaAs的電阻率和載流子濃度 53 
2.1.3 GaAs中載流子離化率 54 
2.1.4 GaAs中電子的遷移率、擴散和壽命 55 
2.1.5 GaAs中空穴的遷移率、擴散和壽命 57 
2.1.6 GaAs的能帶間隙 60 
2.1.7 GaAs的光學函數(shù) 61 
2.1.8 GaAs的紅外吸收 66 
2.1.9 GaAs的光致發(fā)光譜 68 
2.1.10 GaAs中缺陷和缺陷的紅外映像圖 72 
2.1.11 GaAs的表面結構和氧化 76 
2.1.12 GaAs的濕法腐蝕速率 78 
2.1.13 GaAs的界面和接觸 79 
2.2 GaAlAs材料的一般性能 81 
2.2.1 GaAlAs中的缺陷能級 81 
2.2.2 GaAlAs中的 DX 缺陷中心 85 
2.2.3 GaAlAs的光致發(fā)光譜 89 
2.2.4 GaAlAs的電子遷移率 91 
2.2.5 LPEGaAlAs中的載流子濃度 93 
2.2.6 MOCVDGaAlAs的載流子濃度 94 
2.2.7 MBEGaAlAs的載流子濃度 95 
2.2.8 反應離子和反應離子束對GaAlAs的腐蝕速度 96 
2.2.9 LPEGaAlAs的光學函數(shù) 97 
參考文獻 110 
第3章 GaAs光電陰極的光電發(fā)射與光譜響應理論 111 
3.1 GaAs光電陰極光電發(fā)射過程 111 
3.1.1 光電子激發(fā) 111 
3.1.2 光電子往光電陰極表面的輸運 113 
3.1.3 光電子隧穿表面勢壘 115 
3.2 GaAs光電陰極電子能量分布 119 
3.2.1 透射式光電陰極電子能量分布 119 
3.2.2 反射式光電陰極電子能量分布 123 
3.3 GaAs光電陰極量子效率公式的推導 128 
3.3.1 反射式GaAs光電陰極 128 
3.3.2 背面光照下的透射式GaAs光電陰極 129 
3.3.3 正面光照下的透射式GaAs光電陰極 130 
3.3.4 考慮 、L 能谷及熱電子發(fā)射的量子效率公式 131
3.3.5 考慮前表面復合速率的量子效率公式推導 135 
3.4 GaAs光電陰極性能參量對量子效率的影響 140 
3.4.1 電子表面逸出幾率 140 
3.4.2 電子擴散長度 140 
3.4.3 光電陰極厚度 140 
3.4.4 前表面復合速率 142 
3.4.5 后界面復合速率 143 
3.4.6 吸收系數(shù) 145 
3.5 GaAs光電陰極性能參量的評估 146 
3.5.1 P、LD、Sfv和Sv值的確定 146 
3.5.2 積分靈敏度的計算 147 
參考文獻 148 
第4章 GaAs光電陰極多信息量測控與評估系統(tǒng) 152 
4.1 GaAs光電陰極多信息量測控與評估系統(tǒng)的設計 152 
4.1.1 Cs源電流的原位監(jiān)測和記錄 152 
4.1.2 O源電流的原位監(jiān)測和記錄 152 
4.1.3 超高真空系統(tǒng)真空度的原位監(jiān)測和記錄 153 
4.1.4 光電陰極光電流的原位監(jiān)測和記錄 153 
4.1.5 光電陰極光譜響應的原位監(jiān)測和記錄 154 
4.2 超高真空激活系統(tǒng) 154 
4.2.1 超高真空激活系統(tǒng)的結構和性能 155 
4.2.2 超高真空的獲取 158 
4.2.3 超高真空系統(tǒng)與國外的差距 159 
4.3 多信息量在線監(jiān)控系統(tǒng)的構建 159 
4.4 光譜響應測試儀 163 
4.4.1 光譜響應測試原理 163 
4.4.2 光譜響應測試儀的硬件結構 165 
4.4.3 光譜響應測試儀的軟件編制 168 
4.4.4 光譜響應測試方式 173 
4.5 在線量子效率測試與自動激活系統(tǒng) 174 
4.5.1 系統(tǒng)結構 174 
4.5.2 系統(tǒng)硬件設計 176 
4.5.3 自動激活策略 180 
4.5.4 軟件設計 183 
4.5.5 實驗與結果 193
4.5.6 自動激活與人工激活對比性實驗 195 
4.6 GaAs光電陰極表面分析系統(tǒng) 197 
4.6.1 X射線光電子能譜儀 197 
4.6.2 紫外光電子能譜儀 199 
4.6.3 變角XPS表面分析技術 200 
4.7 超高真空的殘氣分析系統(tǒng) 202 
4.7.1 四極質譜儀原理與結構 202 
4.7.2 HAL201殘余氣體分析儀軟件 203 
4.7.3 超高真空的殘氣分析 204 
4.8 研制的GaAs光電陰極多信息量測試與評估系統(tǒng) 210 
參考文獻 212 
第5章 反射式GaAs光電陰極的激活工藝及其優(yōu)化研究 214 
5.1 反射式GaAs光電陰極激活工藝概述 214 
5.2 Cs源、O源的除氣工藝 215 
5.3 GaAs表面的凈化工藝研究 216 
5.3.1 化學清洗工藝 217 
5.3.2 加熱凈化工藝的優(yōu)化設計 218 
5.3.3 GaAs(100)面凈化后的表面模型 219 
5.3.4 材料表面凈化與XPS分析試驗 221 
5.4 GaAs光電陰極Cs-O激活機理 223 
5.4.1 [GaAs(Zn):Cs]:O-Cs光電發(fā)射模型 224 
5.4.2 在Cs-O激活中摻Zn的富砷 GaAs(100)(2*4)表面的演變 225 
5.4.3 基于 [GaAs(Zn):Cs]:O-Cs模型的計算 228 
5.5 GaAs光電陰極激活過程中多信息量監(jiān)控 240 
5.6 GaAs光電陰極的Cs、O激活工藝及其優(yōu)化研究 241 
5.6.1 首次進Cs量對光電陰極的影響 241 
5.6.2 Cs/O流量比對光電陰極激活結果的影響 245 
5.6.3 不同激活方式比較 247 
5.6.4 高低溫兩步激活工藝研究 250 
5.6.5 高低溫激活過程中光電子的逸出 253 
5.6.6 GaAs光電陰極表面勢壘的評估 258 
5.6.7 Cs、O激活工藝的優(yōu)化措施 262 
5.7 GaAs光電陰極的穩(wěn)定性研究 263 
5.7.1 光照強度與光電流對光電陰極穩(wěn)定性的影響 263 
5.7.2 Cs氣氛下光電陰極的穩(wěn)定性 266
5.7.3 重新銫化后光電陰極的穩(wěn)定性 268 
5.7.4 光電陰極光電流衰減時量子效率曲線的變化 269 
5.7.5 重新銫化后光電陰極量子效率曲線的變化 272 
參考文獻 274 
第6章 GaAs基光電陰極中電子與原子結構研究 279 
6.1 研究方法與理論基礎 279 
6.1.1 單電子近似理論 279 
6.1.2 密度泛函理論 281 
6.1.3 平面波贗勢法 284 
6.1.4 光學性質計算公式 285 
6.1.5 第一性原理計算軟件 286 
6.2 Ga1-xAlxAs光電陰極結構設計 287 
6.2.1 不同Al組分Ga1-xAlxAs性質研究與Al組分的選取 287 
6.2.2 空位缺陷Ga0:5Al0:5As電子結構和光學性質研究 295 
6.2.3 摻雜元素的選取與摻雜 Ga0:5Al0:5As性質研究 301 
6.3 Ga1-xAlxAs光電陰極表面凈化 304 
6.3.1 氧化物的去除與高溫清洗溫度的選取 305 
6.3.2 晶面選取中的電子與原子結構研究 307 
6.3.3 Ga0:5Al0:5As(001)表面重構相的研究 316 
6.3.4 摻雜表面電子和原子結構研究 321 
6.3.5 殘余氣體分子吸附研究 324 
6.4 Ga1-xAlxAs光電陰極 Cs、O激活 331 
6.4.1 Ga0:5Al0:5As(001)2(2*4) 重構相 Cs、O吸附研究 331 
6.4.2 摻雜 Ga0:5Al0:5As(001)2(2*4) 重構相 Cs、O吸附研究 340 
參考文獻 345 
第7章 窄帶響應GaAlAs光電陰極的制備與性能 351 
7.1 NEA GaAlAs光電陰極的光電發(fā)射理論 351 
7.1.1 GaAlAs(100)表面Cs、O雙偶極層模型 352 
7.1.2 GaAlAs(100)和GaAs(100)表面Cs吸附比較研究 355 
7.1.3 GaAlAs光電陰極量子效率模型研究 357 
7.2 窄帶響應GaAlAs光電陰極的結構設計與生長 365 
7.2.1 GaAlAs材料基本性質 365 
7.2.2 窄帶響應GaAlAs光電陰極結構設計基礎 367 
7.2.3 影響GaAlAs光電陰極量子效率的性能參量 368 
7.2.4 窄帶響應GaAlAs光電陰極的結構設計 374
7.2.5 窄帶響應GaAlAs材料生長 378 
7.3 窄帶響應GaAlAs光電陰極的制備 380 
7.3.1 窄帶響應GaAlAs材料的化學清洗 380 
7.3.2 窄帶響應GaAlAs材料的加熱凈化 389 
7.3.3 窄帶響應GaAlAs材料的 Cs、O激活 390 
7.4 窄帶響應GaAlAs光電陰極的性能評估 393 
7.4.1 制備工藝對反射式GaAlAs光電陰極性能的影響 394 
7.4.2 真空系統(tǒng)中反射式GaAlAs光電陰極的穩(wěn)定性 402 
7.4.3 窄帶響應透射式GaAlAs光電