GaAs光电阴极制备工艺中表面污染的微区分析

基于超高真空光电阴极制备与表面分析互联装置开展了反射式GaAs光电阴极激活实验,并利用扫描聚焦X射线光电子能谱对化学清洗后及Cs/O激活后的阴极表面进行了微区分析.通过X射线激发样品产生二次电子图像定位需要分析的微小区域,更加准确地检测了阴极表面存在的杂质.检测发现化学清洗后的GaAs阴极样品会受到金属压片的二次污染,出现钠、铯污染.表面分析和激活实验表明,高温加热和激活并不能去除钠污染,且此污染会影响表面砷的脱附,阻碍激活过程中Cs、O的吸附,降低阴极的光电发射性能.采用扫描聚焦X射线成像技术对阴极表面进行微区选点分析,有助于更加准确地分析阴极激活前后的表面成分变化.

基于扫描聚焦XPS技术的InGaAs表面清洁研究

为了获得清洁度更高的InGaAs材料表面,利用氢氟酸溶液、盐酸与水的混合溶液、盐酸与异丙醇的混合溶液,研究了化学清洗方法对材料表面碳污染物和氧化物的去除效果,并在此基础上提出了一种与紫外臭氧清洗相结合的方法。利用扫描聚焦X射线光电子能谱技术,对不同方法清洗后的InGaAs样品表面进行分析,基于样品表面产生的二次电子图像,对表面进行了微区特征分析,精准检测了表面化学成分和表面被腐蚀程度。分析发现,基于氢氟酸溶液的刻蚀会严重腐蚀样品表面,破坏表面结构和成分,而结合了紫外臭氧清洗的基于盐酸和异丙醇混合溶液的刻蚀对样品表面具有更好的清洁效果,能够更好地去除表面的碳污染物和氧化物。

InGaAs光电阴极制备工艺中的原位光电子能谱

为了探索InGaAs光电阴极高温净化工艺的最佳加热温度点,利用超高真空光电阴极制备与表征互联装置开展了不同加热温度点下的高温净化实验和表面铯/氧(Cs/O)激活实验。通过扫描聚焦X射线光电子能谱对化学清洗后、高温净化后以及表面激活后的InGaAs样品表面进行原位分析,检测不同温度点下表面杂质的脱附程度和化学元素组成变化。结果表明,样品表面的碳污染物和氧化物在625℃时都被完全去除,获得原子级清洁表面,但此时In元素会出现挥发现象,导致材料表面In含量降低,会使InGaAs材料的红外响应特性不明显,因此600℃被认为是最佳加热温度。结合原位紫外光电子能谱发现二次电子截止边随着温度的升高不断向高结合能的位置偏移,这表明高温净化能有效降低表面功函数值,而Cs/O激活能进一步降低表面功函数值,获得负电子亲和势,提高InGaAs光电阴极的近红外光电发射性能。