基于场助指数掺杂结构的GaN纳米线阵列光电阴极制造技术

本发明专利技术提供了一种基于场助指数掺杂结构的GaN纳米线阵列光电阴极，包括透明输入窗、指数掺杂GaN纳米线阵列光电阴极和金属栅网；指数掺杂GaN纳米线阵列光电阴极前端面紧贴透明输入窗，指数掺杂GaN纳米线阵列光电阴极后方一预定距离处设置金属栅网，指数掺杂GaN纳米线阵列光电阴极包括衬底、非故意掺杂的AlN缓冲层、p型指数掺杂GaN纳米线阵列光电发射层、及Cs/O激活层，衬底与透明输入窗紧贴设置，非故意掺杂的AlN缓冲层紧贴于衬底后端面，p型指数掺杂GaN纳米线阵列光电发射层包括若干GaN纳米线且每一GaN纳米线设置于非故意掺杂的AlN缓冲层后端面，Cs/O激活层裹覆在GaN纳米线表面，金属栅网外接电路形成均匀电网。

GaN nanowire array photocathode based on field-assisted index doping structure

【技术实现步骤摘要】
基于场助指数掺杂结构的GaN纳米线阵列光电阴极
本专利技术涉及一种光电发射技术，特别是一种基于场助指数掺杂结构的GaN纳米线阵列光电阴极。
技术介绍
负电子亲和势(NEA)GaN光电阴极凭借其量子效率(QE)高、暗电流小、极化率高以及电子发射能量集中等独特优势，应用于高密度自旋极化电子源和紫外探测等领域。但是，光电阴极的发展却局限于薄膜材料，量子效率因光子吸收与电子扩散对材料厚度的矛盾等原因无法取得突破。而纳米材料可以突破薄膜材料的应用限制。纳米线阵列结构具有优异的光学吸收特性，大大地降低了材料表面对光子的反射作用，同时其四周表面结构还兼具短程的电子扩散特性。纳米线阵列的光子吸收与电子输运不依赖与纳米线宽度或直径(等同于薄膜材料的厚度参数)。此外，由于纳米材料的表面效应能更有利于激活原子的吸附，在高温下更难脱附。相比于GaN薄膜型光电阴极，理论上GaN纳米线光电阴极在量子效率方面具有很大的优势，尤其是变掺杂的GaN纳米线阵列。在对GaN纳米线光电阴极各个面的量子效率研究过程中发现还存在一个问题：当光入射到纳米线阵列中经过反复折射后，被纳米线吸收后逸出的电子的最大收集。纳米线四周侧壁的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于场助指数掺杂结构的GaN纳米线阵列光电阴极，其特征在于，包括透明输入窗(1)、指数掺杂GaN纳米线阵列光电阴极(2)和金属栅网(3)；其中指数掺杂GaN纳米线阵列光电阴极(2)前端面紧贴透明输入窗(1)，指数掺杂GaN纳米线阵列光电阴极(2)后方一预定距离处设置金属栅网(3)，指数掺杂GaN纳米线阵列光电阴极(2)包括衬底(21)、非故意掺杂的AlN缓冲层(22)、p型指数掺杂GaN纳米线阵列光电发射层(23)、及Cs/O激活层(24)，衬底(21)与透明输入窗(1)紧贴设置，非故意掺杂的AlN缓冲层(22)紧贴于衬底(21)后端面，p型指数掺杂GaN纳米线阵列光电发射层(23)包...

【技术特征摘要】
1.一种基于场助指数掺杂结构的GaN纳米线阵列光电阴极，其特征在于，包括透明输入窗(1)、指数掺杂GaN纳米线阵列光电阴极(2)和金属栅网(3)；其中指数掺杂GaN纳米线阵列光电阴极(2)前端面紧贴透明输入窗(1)，指数掺杂GaN纳米线阵列光电阴极(2)后方一预定距离处设置金属栅网(3)，指数掺杂GaN纳米线阵列光电阴极(2)包括衬底(21)、非故意掺杂的AlN缓冲层(22)、p型指数掺杂GaN纳米线阵列光电发射层(23)、及Cs/O激活层(24)，衬底(21)与透明输入窗(1)紧贴设置，非故意掺杂的AlN缓冲层(22)紧贴于衬底(21)后端面，p型指数掺杂GaN纳米线阵列光电发射层(23)包括若干GaN纳米线且每一GaN纳米线设置于非故意掺杂的AlN缓冲层(22)后端面，Cs/O激活层(24)裹覆在GaN纳米线表面，金属栅网(3)外接电路形成均匀电网。2.根据权利要求1所述的光电阴极，其特征在于，所述预定距离为0.5～10mm，光电阴极的总厚度为100～1000nm。3.根据权利要求1所述的光电阴极，其特征在于，所述衬底(21)的材料为双面抛光的蓝宝石Al2O3。4.根据权利要求1所述的光电阴极，其特征在于，所述非故意掺杂的AlN缓冲层(22)外延生长在衬底(21)上，厚度在10～200nm之间。5.根据权利要求1所述的光电阴极，其特征在于，所述p型指数掺杂GaN纳米线阵列发射层(23)生长在非故意掺杂的AlN缓冲层(22)上，掺杂元素为Mg，掺杂浓度范围为1016～1019cm-3，掺杂浓度从AlN缓冲层和发射层之间的界面到纳米线顶面按指数规律依次减小，所述指数规律依据公式N(x)...

【专利技术属性】
技术研发人员：居莹，陆菲菲，刘磊，田健，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32