一种真空沟道型光电阴极及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种真空沟道型光电阴极及其制备方法。所述真空沟道型观点阴极包括衬底和形成在衬底上的阴极发射层，阴极发射层包括周期性交替排列的第一半导体材料层和第二半导体材料层，以及形成在阴极发射层中的沟道，其中所述沟道靠近衬底一侧的面积小于阴极发射层表面的面积。本发明专利技术提供的光电阴极可产生较大的发射电流密度，同时有效地缩短阴极的响应时间，使其具有发射太赫兹频率电子脉冲的能力，可应用于光调制真空微波器件、自由电子激光器和光源等。

A vacuum channel photocathode and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种真空沟道型光电阴极及其制备方法
本专利技术涉及电真空元器件领域。更具体地，涉及一种真空沟道型光电阴极、包括该光电阴极的电子源以及光电阴极的制备方法。
技术介绍
电子学研究初期电信号的放大、开关和调制都是基于真空电子管的，对信息技术的发展，真空电子管逐步发展为磁控管、速调管、行波管、回旋管等，其工作频率也由低频到发展到太赫兹频率，是无线电通信的核心部件。真空器件的工作原理是通过改变电子的运动状态来实现信号的放大、开关和调制，作为电子发射部件的阴极就成为决定真空器件性能的关键。传统的真空器件采用热阴极，光电阴极作为真空器件阴极，但灯丝加热会带来阴极支撑结构和栅极移位、阴极蒸发物质污染真空环境和缩短阴极寿命等问题，无法满足真空器件的小型化和集成化的要求；而光电阴极的电子发射特性除了受阴极表面电场强度的影响，还受照射到阴极表面光强和波长的影响，同时这也使得光电阴极比其他冷阴极具有更多调制方法。目前光电阴极面临发射电流密度小和寿命短的问题，仅用到工作于微弱电流的真空器件中，还无法满足大功率真空器件的要求。二维电子气是不同类型晶体薄膜接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种真空沟道型光电阴极，包括衬底和形成在衬底上的阴极发射层，其特征在于，所述阴极发射层包括交替排列的第一半导体材料层和第二半导体材料层，以及形成在阴极发射层中的至少一个沟道，每一沟道靠近衬底一侧的面积小于阴极发射层表面的面积。/n

【技术特征摘要】
1.一种真空沟道型光电阴极，包括衬底和形成在衬底上的阴极发射层，其特征在于，所述阴极发射层包括交替排列的第一半导体材料层和第二半导体材料层，以及形成在阴极发射层中的至少一个沟道，每一沟道靠近衬底一侧的面积小于阴极发射层表面的面积。


2.根据权利要求1所述的真空沟道型光电阴极，其特征在于，所述第一半导体材料和第二半导体材料选自SiO2和Si、AlxGa1-xN和AlyGa1-yN、或者AlxGa1-xAs和AlyGa1-yAs，其中x的范围为0≤x＜1，y的范围为x＜y≤1。


3.根据权利要求1所述的真空沟道型光电阴极，其特征在于，所述阴极发射层包括交替排列的第一半导体材料层和第二半导体材料层的周期性结构，周期数T为2≤T≤20，优选地，所述第一半导体层和第二半导体材料层的厚度范围为5nm-3μm。


4.根据权利要求1所述的真空沟道型光电阴极，其特征在于，所述真空沟道型光电阴极进一步包括位于所述阴极发射层表面的表面半导体层，该表面半导体层由禁带宽度小于等于第一半导体材料和第二半导体材料中较小禁带宽度的半导体材料形成，优选地，所述表面半导体层的厚度小于500nm。


5.根据权利要求2所述的真空沟道型光电阴极，其特征在于，
所述第一半导体材料和第二半导体材料为SiO2和Si，所述表面半导体层的材料为Si；
所述第一半导体材料和第二半导体材料为AlxGa1-xN和AlyGa1-yN，所述表面半导体层的材料为AlxGa1-xN；或者

【专利技术属性】
技术研发人员：郝广辉，邵文生，张珂，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十二研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11