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1、电阴极荧光晶格研究Na2KSb(Cs)多碱光电阴极(简称多碱阴极)以Na2KSb多晶半导体为基层,表面进行Cs处理以降低其电子亲和势，尽管其阴极灵皱度低于GaAs光电阴极,但由于制造工艺简单，而且可以在各种形状的玻璃上制作，因此在光电管、光电倍增管、微光像增强器等真空光电子器件中有广泛应用。在微光夜视领域，所有二代和超二代像增强器仍然使用多碱阴极。批量牛产的超二代像增强器(简称二代像增强器)阴极灵敏度在国外己经达到了800uA/lm以上的水平,最高己经达到960nA/lm,并且还有进一步提高的趋势，
2、而国内批量生产的超二代像增强器阴极灵敏度也达到了700uA/lm的水平，最高达到917uA/lmo多碱阴极灵敏度提高的主要原因是阴极制作工艺的进一步改进。所改进的多碱阴极的制作工艺仍然是先制作Na2KSb基层，然后再制作Cs~Sb表面层，所不同的是在制作Na2KSb基层和Cs-Sb表面层时采用不同的工艺而已［1］。但多碱阴极制作工艺的改进主要还是依靠经验，原因是对多碱阴极的机理研究还不够充分,理论对工艺的指导作用还不明显。影响多碱阴极灵敏度的因素很多，如玻璃基底的成份，温度控制的精度等。但主要的因素
3、还是阴极的制造过程，即Na2KSb基层和Cs-Sb表面层的生长过程。按照同样工艺生长的Na2KSb基层和Cs-Sb表面层所制造的光电阴极,得到的阴极灵敏度有时却相差很大，低的阴极灵敏度为600^700uA/lm,高的阴极灵皱度为800^900MA/lmo要使所制造的每一只像增强器阴极灵皱度都达到800^900MA/lm,就需要搞清楚不同像增强器阴极灵墩度高低的原因，才有可能在工艺过程中有目的改进工艺，制造出阴极灵敏度更高的多碱阴极,所以有必要对多碱阴极作进一步研究。1光电发射过程的表征和测量光电发射
4、主要由三个过程组成,即首先是阴极膜层吸收光子后电子从价带跃迁到导带，其次是跃迁电子向真空界面迁移，最后是电子克服逸出功进入真空形成光电流。根据光电阴极光电发射的模型,Na2KSb基层的作用是吸收光子而使价带电子发生跃迁，而Cs-Sb表面层的作用是降低表面电子亲和势使跃迁电子逸出光电阴极表而进入真空。光电阴极吸收光子之后电子从价带跃迁到导带的示意图见图1。图中Ev为价带顶能级,Ec为导带底能级,Ee表示电子的跃迁能级,E0为真空能级，①为逸岀功。只有激发电子跃迁到的能级高于真空能级，激发电子才可能逸岀
5、光电阴极表面进入真空。根据光电发射的原理，要获得高的光电阴极灵敏度,首先是要有更多的电子跃迁，其次是这些电子要尽可能多的扩散到真空界面，最后是光电阴极的逸出功要尽量低。因此比较具有不同灵敏度的光电阴极，主要就是要比较其光电发射三个过程中的区别。对于逸出功的大小可以通过测量光电发射的光谱响应截止波长,通过式(1)进行计算而获得［2-6］o式屮①为逸出功，单位为eV,入t为光谱响应的长波截止波长，单位为側。光谱响应采用南京理工大学研制的PH-2000型自动光谱响应测试仪来测量，测量电压为200V,测量范
6、围为350^1100nm,测量面积为①18mm。典型的超二代像增强器多碱阴极的光谱响应曲线见图2。0=1240/Xt(1)对于光电发射电子跃迁儿率可以通过测量光电阴极膜层的荧光强度来进行间接表征。光致荧光的原理是材料吸收光子，电子从价带（基态）跃迁至导带（激发态）。当电子从激发态回到基态时，多余的能量将以光能的形式发岀，即以荧光的方式发出［7］。所以产生荧光的条件首先是材料吸收光子，然后激发价带电子跃迁。这一过程与光电发射的第一个过程（电子跃迁过程）相类似，因此可以通过测量阴极膜层荧光强度大小来反映
7、了光电发射过程中电子跃迁几率的高低。采用英国雷尼绍公司（Renishaw）in-Via型号的显微拉曼光谱仪对超二代像增强器Na2KSb多碱阴极进行测量。激发光为波长为785nm的激光，对应光子的能量为l・57eV,大于Na2KSb膜层的禁带宽度，因此可以用来激发多碱阴极膜层发光。测量所用仪器显微物镜的放大倍率为5倍，激光输出功率为3mW,探测器CCD曝光时间为30s,累加次数为1次，测量范围为500^1000nmo图3是典型的超二代像增强器光电阴极荧光光谱曲线，光谱曲线的峰值强度大小反映了光电阴极膜
8、层在吸收光能之后电子跃迁的儿率大小。2测试数据和分析选取4只不同阴极灵敏度的超二代像增强器,测量其光谱响应的长波截止波长和荧光谱。通过分析不同像增强器光电阴极的灵敏度与其逸岀功、荧光谱的关系,找出导致不同阴极灵敏度的原因。每一只像增强器光电阴极都是在同样条件下分别利用同样工艺制作出來的，但由于多碱阴极制作工艺是手工操作，因此制造工艺过程仍存在细微的差别，这就导致不同超二代像增强器光电阴极的结构、成分等不完全相同，因此阴极灵敏度也不相同。表1是4只像增强器所测得的阴极灵
