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时间:2020-05-02
《GaAs透射式光电阴极分辨力特性分析.pdf》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、物理学报ActaPhys.Sin.Vo1.63,No.16(2014)167902变组分A1GaAs/GaAs透射式光电阴极分辨力特性分析木邓文娟)2)彭新村2)邹继军1)2)t江少涛2)郭栋2)张益军3)常本康3)1)(东华理工大学,核技术应用教育部工程研究中心,南昌330013)2)(东华理工大学,江西省新能源工艺及装备工程技术研究中心,南昌330013)3)(南京理工大学电子工程与光电技术学院,南京210094)(2014年3月1日收到;2014年4月29日收到修改稿)建立了变组分A1GaAs/GaAs光电阴极二维载流子输运连续性方程.在一定
2、的边界条件下,利用数值计算方法对此方程进行求解,得到了变组分A1GaAs/GaAs光电阴极调制传递函数(MTF)理论计算模型.利用该模型计算了透射式变组分和均匀组分阴极的理论MTF,分析了分辨力与A1组分变化范围、入射光子波长、A1GaAs和GaAs层厚度的关系.计算结果表明,变组分阴极与均匀组分阴极相比,阴极分辨力显著提高.当空间频率,在100—5o0lp.mm区间时,分辨力的提高最为明显,如当f=200lp.i$1m时,一般可提高150%一260%.变组分阴极分辨力的提高是内建电场作用的结果,但内建电场太大时,也会由于Al组分含量过高而影响阴极
3、的长波响应.关键词:变组分,内建电场,分辨力,调制传递函数PACS:79.60.一i,42.30.Lr,73.50.Gr,73.61.EyDOI:10.7498/aps.63.167902源、电子加速器、蓝延伸微光探测及高速摄影等领1引言域有着更为广阔的应用前景[r-ll】.在GaAs光电阴极的研究中,人们对于其量子负电子亲和势(NEA1GaAs光电阴极是当前效率、能量分布、角度分布以及稳定性机理等方面最灵敏的辐射探测材料之一,在微光成像等领域中的研究较多,而较少关注阴极的分辨力,然而,阴极得到了广泛的应用[I-6】.而变组分A1GaAs/GaAs
4、分辨力对于成像器件分辨力具有重要影响.本研光电阴极是在GaAs光电阴极基础上发展而来的,究组在阴极分辨力方面开展过一些研究,文献f111它是通过生长从AlGaAs到GaAs发射层Al组分逐仿真分析了变掺杂GaAs光电阴极的分辨力特性,渐降低的变组分A1GaAs层,构建从缓冲层到发射但变组分A1GaAs/GaAs光电阴极的内建电场远高层的内建电场.该内建电场非常有利于AIGaAs缓于变掺杂阴极,而且两者的材料光电特性也不尽相冲层中光电子向GaAs发射层输运,对提高光电发同,因而其阴极分辨力将具有自身特点.光电子在射性能很有效.具有相同材料厚度的变组分
5、Al—向发射面输运过程中的横向扩散是造成阴极分辨GaAs/GaAs光电阴极与普通NEAGaAs光电阴极力下降的主要原因,如果有一个促进电子向发射面相比,具有量子效率与成像分辨力更高、响应速度输运的内建电场,则可以在一定程度上减轻这种扩更快、光谱响应范围更宽等众多优点,在真空电子散的影响.图1反映了这种影响,可以看出,在由于}国家自然科学基金(批准号:61067001,61261009,61301023)、教育部科学技术研究重点项目(批准号:212090)、江西省自然科学基金(批准号:20114BAB202009)和江西省教育厅科技项目(批准号:GJ
6、Jl1491)资助的课题.t通讯作者.E-mail:jjzou~ecit.ca@2014中国物理学会ChinesePhysicalSocietyttp://wulixb.iphy.ac.cn‘167902.1物理学报ActaPhys.Sin.Vo1.63,No.16(2014)167902变组分导致的内建电场作用下,点光源照射产生的电子输运到阴极发射面f实线)时与Al组分为0的[+]无内建电场阴极f虚线)相比弥散圆斑半径更小.因一()E(,)g耋一(z)+G()=0此,变组分有利于阴极分辨力提高,但提高程度以(X∈[0,T。】,∈[一n,0]);(
7、2)及阴极分辨力与发射层厚度、组分比例、入射光子波长等参数的关系,则需要进行理论上的计算及仿光电子产生函数真分析.G(x)=a(x)I(y,,)[1一R()]exp[一()].(3)变组分A1GaAs/GaAs阴极分辨力特性可采用调制传递函数(MTF)法进行分析,MTF最初用于这里,n(x,Y)和p(x,Y)分别为电子浓度和空穴浓描述纯光学系统的成像特性,是傅里叶光学的重要度;E(x,Y)为内建电场强度;,分别为电子迁指标之一【12].在一定条件下,光学成像系统的物和移率、空穴迁移率;D,D。分别为电子扩散系数空像都可以看成是不同空间频率的正弦光强
8、分布的穴扩散系数;n(x)为反射率;()为光子吸收系集合.阴极中虽然没有类似的光学系统,但作为一数;z(y,f)为入射光强
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