[发明专利]基于变掺杂结构的透射式GaN紫外光电阴极及制作方法

权利要求书

1.一种基于变掺杂结构的透射式GaN紫外光电阴极，其特征在于：该阴极自下而上由蓝宝石制成的阴极透射式衬底层(1)、AlN缓冲层(2)、变掺杂结构的p型GaN光电发射层(3)以及Cs或Cs/O激活层(4)组成，所述p型GaN光电发射层(3)的掺杂浓度从内表面到外表面逐渐降低。

2.根据权利要求1所述的基于变掺杂结构的透射式GaN紫外光电阴极，其特征在于：所述p型GaN光电发射层(3)外延生长在AlN缓冲层(2)上，p型GaN光电发射层(3)由厚度为t₁的GaN层对应掺杂浓度为N_A1，厚度为t₂的GaN层对应掺杂浓度为N_A2，厚度为t₃的GaN层对应掺杂浓度为N_A3，......，直到厚度为t_n的GaN层对应掺杂浓度为N_An组成，其中1≤n＜20；所述N_A1＞N_A2＞N_A3＞...＞N_An-1＞N_An。

3.根据权利要求2所述的基于变掺杂结构的透射式GaN紫外光电阴极，其特征在于：p型GaN光电发射层(3)内的每一种掺杂浓度的范围控制在10¹⁶～10¹⁹cm^-3之间。

4.根据权利要求1或2所述的基于变掺杂结构的透射式GaN紫外光电阴极，其特征在于：所述p型GaN光电发射层(3)的总厚度t控制在100～200nm之间。

5.根据权利要求1或2所述的基于变掺杂结构的透射式GaN紫外光电阴极，其特征在于：所述Cs或Cs/O激活层(4)通过超高真空激活工艺紧密吸附在p型GaN光电发射层(3)的表面上。

6.一种基于变掺杂结构的透射式GaN紫外光电阴极的制作方法，其特征在于，该制作方法如下：

1)在双抛光的由蓝宝石制成的阴极透射式衬底层(1)的表面，通过半导体材料的外延生长工艺生长10～20nm厚度的AlN缓冲层(2)；

2)再通过相同的外延生长工艺以及GaN材料的p型掺杂工艺，在GaN缓冲层(2)上生长总厚度为100～200nm的变掺杂结构的p型GaN光电发射层(3)；

3)将生长的外延p型GaN光电发射层(3)经过化学清洗去除油脂，再送入超高真空系统中进行的加热净化，使p型GaN光电发射层(3)的表面达到原子级洁净程度；

4)通过超高真空激活工艺使p型GaN光电发射层(3)表面吸附Cs或Cs/O激活层(4)。