[发明专利]具有碗型能带结构的双碱光电阴极及其制备方法

权利要求书

1.一种具有碗型能带结构的双碱光电阴极，其特征在于，具有玻璃基底以及在玻璃基底上的、能带两侧高中间低的多层膜系，由内向外分别为：

光电子反射层：由宽禁带半导体薄膜Be₃N₂构成；

K₂CsSb光电子产生层；

K₂SbTeCs表面掺杂层；

其中，所述双碱光电阴极在峰值位置的量子效率达到35%以上，并且截止波长在620nm。

2.根据权利要求1所述的具有碗型能带结构的双碱光电阴极，其特征在于，所述宽禁带半导体薄膜Be₃N₂与K₂SbTeCs表面掺杂层均为立方晶体结构。

3.根据权利要求1所述的具有碗型能带结构的双碱光电阴极，其特征在于，所述宽禁带半导体薄膜Be₃N₂的折射率大于1.98。

4.根据权利要求1所述的具有碗型能带结构的双碱光电阴极，其特征在于，所述宽禁带半导体薄膜Be₃N₂的禁带宽度为4.05 eV~4.47 eV。

5.一种权利要求1所述的具有碗型能带结构的双碱光电阴极的制备方法，其特征在于，包括：

第一步、在大于400℃温度、高于8×10^-4 Pa真空度情况下，开始对清洁的玻璃基底进行金属铍蒸镀；

第二步、在大于400℃温度下，向铍膜所在真空内充入高纯氮和氢的混合气体，当真空度达到50 Pa左右时，进行电弧辉光放电使铍膜形成氮化铍膜；

第三步、转移镀有氮化铍的玻璃基底到阴极制备设备中，并在大于350℃温度下，对真空设备、玻璃基底和碱金属、锑碲蒸发源进行烘烤除气；

第四步、在小于200℃温度下，记录初始反射率，并对钾源、铯源、锑源和碲源进行蒸发除气；

第五步、在120℃～190℃温度下，进行底钾蒸镀；

第六步、在120℃～190℃温度下，进行钾与锑同时蒸镀；

第七步、在110℃～180℃温度下，进行铯蒸镀；

第八步、在100℃～170℃温度下，进行锑铯交替和碲铯交替蒸镀；

第九步、在100℃～170℃温度下，进行碲蒸镀。

6.根据权利要求5所述的具有碗型能带结构的双碱光电阴极的制备方法，其特征在于，所述第一步中，蒸镀方式为电阻式钽丝热蒸镀，膜厚采用蓝光532 nm反射率监控方式，厚度应控制在反射率下降20%~45%之间，对应的蒸发时间应短于5 s。

7.根据权利要求5所述的具有碗型能带结构的双碱光电阴极的制备方法，其特征在于，所述第二步中，氮气和氢气的摩尔比例高于9:1，电弧辉光放电电压高于2 kV，辉光放电时间高于5 min，以保证金属铍被充分氮化。

8.根据权利要求5所述的具有碗型能带结构的双碱光电阴极的制备方法，其特征在于，所述第八步中，在100℃～170℃温度下，进行锑铯交替和碲铯交替蒸镀时的交替循环规则为：整个过程中铯蒸发电流不关，锑和碲电流开关进行交替，当打开锑或碲蒸发电流时，光电流减少，当减少到初始值一半时关闭锑或碲蒸发电流，此时光电流开始上升，当升至不再变化时再次打开锑或碲蒸发电流进行下一循环蒸镀。

9.根据权利要求8所述的具有碗型能带结构的双碱光电阴极的制备方法，其特征在于，所述第八步中，锑铯交替次数和碲铯交替次数控制在6:1以上。

10.根据权利要求5所述的具有碗型能带结构的双碱光电阴极的制备方法，其特征在于，所述第九步中，当第八步当前循环周期的最大光电流值不再高于上一个循环周期时，进行最后一次碲蒸镀，以光电流下降至最大值75%结束蒸碲。