n-InP/p-InP/p-InGaAs场助光电阴极理论建模与仿真

场助光电阴极与通常的负电子亲和势光阴极相比,能显著延长长波阈值,因此在近红外光探测中有着广阔的应用前景。本文利用二维连续性方程建立了n-InP/p-InP/p-InGaAs场助光阴极的电子发射模型。通过模型模拟得到了电子发射电流,并计算了外量子效率。分析了不同偏压下外延层的掺杂浓度和厚度对量子效率的影响,根据仿真结果及制备条件限制,确定了阴极外延结构的最佳参数:n-InP接触层的掺杂浓度为1×10^(19)/cm^(3),厚度为0.2μm;p-InP发射层的掺杂浓度为2.2×10^(18)/cm^(3),厚度为25 nm;p-InGaAs吸收层的掺杂浓度为5×1017/cm,,厚度为3μm。对电极和发射面的宽度进行了模拟,发射单元表面的宽度最佳范围为5~8μm,并分析了不同偏压下电极宽度和发射面宽度对量子效率的影响。为场助光电阴极的结构设计和应用提供了理论基础,有利于场助光电阴极的制备。n-InP/p-InP/p-InGaAs场助光电阴极有效提高了发射电流效率,室温5 V偏压下外量子效率在1.55μm处最大值为17.2%。

场助光电阴极研究进展

对场助光电阴极的发展进行回顾,介绍了场助光电阴极的工作原理,系统总结了三种具有代表性的阴极结构,分别是InP/InGaAsP/InP、InP/InGaAs、InGaAs/InAsP/InP光电阴极。InP/InGaAsP/InP双异质结结构是场助光电阴极研究的热点,这种结构大多用于长波阈值达到1.3μm的场助光电阴极;InGaAs异质结结构相对于其他结构具有很高的灵敏度,响应时间快,有利于在条纹变像管中应用;InGaAs/InAsP/InP结构的光电阴极在InP和InGaAs之间提供一层InAsP渐变层,对延长波长阈值非常有利,通过分析不同结构的特点及应用,讨论了场助光电阴极的发展方向以及难点。