大梯度指数掺杂透射式GaAs光电阴极响应特性的理论分析

讨论了一种具有超快时间响应特性的新光电阴极,即大梯度指数掺杂透射式GaAs负电子亲和势(NEA)光电阴极,模拟了它的量子效率、时间分辨和空间分辨能力等特性.理论分析结果表明,由于大梯度指数掺杂设计方式,在吸收层内形成较大的内建电场,因此光生电子在GaAsNEA阴极内的渡越时间大大缩短,当GaAs吸收层厚度～0.9μm时,其响应时间达到～10 ps,说明这种新NEA阴极具有远优于传统均匀掺杂NEA阴极的超快响应特性.同时在整个光谱响应范围内,量子效率达到约10%—20%,空间分辨力显著高于以往的计算结果.分析结果表明,在保证较高的量子效率条件下,这种新阴极能够突破常规GaAsNEA阴极的时间分辨率极限,提高GaAsNEA阴极本身的分辨力,有望用于超快摄影、电子加速器和自由电子激光器的电子源等领域,进一步扩展NEA光电阴极的应用范围.