改進(jìn)“yo-yo”Cs/O交替激活方法對GaAs光陰極穩(wěn)定性影響

焦崗成，張鍇珉，張益軍，郭欣，石峰，程宏昌，閆磊，詹晶晶

（1 微光夜視技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安710065）

（2 南京理工大學(xué)電子工程與光電技術(shù)學(xué)院，南京210094）

0 引言

在微光夜視器件中，作為感光核心部件的負(fù)電子親和勢（Negative Electron Affinity，NEA）GaAs光陰極主要是通過在GaAs 材料表面進(jìn)行Cs/O交替激活制備而成［1-2］。與制備過程相反的是光陰極的中毒，其宏觀表現(xiàn)是光陰極發(fā)射性能的衰減，微觀表現(xiàn)則是與表面Cs-O 激活層的脫附，或者是H2O、CO2和CO 等其它雜質(zhì)氣體吸附導(dǎo)致的Cs-O 激活層結(jié)構(gòu)的破壞。對于超高真空系統(tǒng)中激活后的GaAs光陰極，真空環(huán)境直接影響了陰極的穩(wěn)定性，真空度越好，殘氣越少，陰極壽命則越長。研究者們紛紛對真空系統(tǒng)中常規(guī)殘氣對GaAs光陰極壽命的影響展開了研究，結(jié)果表明H2、N2和CH4對陰極激活層幾乎沒有影響，含氧化學(xué)活性氣體O2、H2O、和CO2會(huì)造成陰極量子效率急劇衰減，而CO 是否會(huì)影響陰極穩(wěn)定性還存在爭議［3-6］。關(guān)于殘余氣體在NEA GaAs光陰極表面的吸附和脫附機(jī)制，KURIKI M 等在2011年的研究表明NEA GaAs光陰極的衰減主要與溫度熱脫附和殘余氣體與激活層的化學(xué)反應(yīng)兩方面因素有關(guān)，而在實(shí)際使用中光照也會(huì)導(dǎo)致陰極性能的衰減［7］。此外，KURIKI M 等又在2013年對NEA GaAs光陰極進(jìn)行了不同殘氣分壓強(qiáng)下的進(jìn)氣衰減試驗(yàn)，通過最小二乘法參數(shù)尋優(yōu)的方法對陰極衰減曲線進(jìn)行擬合，得到了不同單一氣體的衰減系數(shù)，表明O2的影響最大，CO2其次［8］。

由于GaAs光陰極是在超高真空中通過嚴(yán)格的激活工藝而制備得到，因此激活工藝的好壞會(huì)直接影響陰極的穩(wěn)定性。……