半導體光電陰極（簡體書）

20世紀60年代中期GaAs負電子親和勢半導體光電陰極的出現，有力地推動了以單晶半導體為基礎的光電陰極的發展。除了負電子親和勢半導體光電陰極外，各種場助半導體光電陰極也有很大發展。與半導體工業的融合，使得光電陰極技術的發展在一定程度上擺脫了以經驗為基礎的局面，進入了以半導體帶隙工程為基礎的科學設計新階段。
今天，半導體光電陰極不僅是用於光電探測和計量用的光電倍增管和夜視儀所用像增強器的關鍵光電轉換部件，而且作為電子加速器、自由電子激光器、同步輻射光源、電子束光刻、電子顯微鏡、太赫茲輻射器以及X射線源等方面的高亮度電子源，也表現出明顯的潛力和實用價值。半導體光電陰極的應用領域包括軍事、安全、醫學、天文、航空航天、生物化學以及光纖通信等諸多方面。
《半導體光電陰極》全面介紹半導體光電陰極的發展，各種半導體光電陰極的工作原理、製備技術、性能特點以及應用方面等。《半導體光電陰極》適合從事電子物理、電真空物理、光電成像和夜視技術領域及其他涉及光電陰極領域的科技人員、高等學校教師、研究生和高年級本科生閱讀參考。

《半導體光電陰極》編輯推薦：2世紀6年代中期GaAs負電子親和勢半導體光電陰極的出現，有力地推動了以單晶半導體為基礎的光電陰極的發展，除了負電子親和勢半導體光電陰極外，各種場助半導體光電陰極也有很大發展，與半導體工業的融合，使得光電陰極技術的發展在一定程度上擺脫了以經驗為基礎的局面。

前言
第1章半導體光電陰極基礎
1．1GaAs晶體結構
1．2半導體能帶
1．3功函數與電子親和勢
1．4半導體光吸收
1．5GaAs光電陰極中的載流子輸運過程
1．6電子一聲子散射
1．7半導體異質結
1．8超晶格與量子阱基礎
參考文獻

第2章GaAs半導體表面重構與表面態
2．1GaAs表面重構
2．2GaAs半導體表面態
參考文獻

第3章GaAs半導體光電陰極
3．1GaAs光電陰極基片的結構與製備
3．2GaAs光電陰極表面激活層
3．3GaAs光電陰極表面NEA模型
3．4GaAs半導體光電陰極原理
3．5GaAs半導體光電陰極性能
參考文獻

第4章Si-NEA光電陰極
4．1Si（100）（2×1）-NEA光電陰極
4．2無定形Si-NEA光電陰極
參考文獻

第5章1．06um近紅外光電陰極
5．1發展1．06um波長光電陰極的意義
5．2GaAs-NEA光電陰極光譜近紅外擴展的基本原理
5．31．06um光電陰極的早期發展
5．4透射式InGaAsl．06_um近紅外光電陰極
5．5GaAs-NEA光電陰極光譜紅外擴展的限制
參考文獻

第6章轉移電子光電陰極
6．1TE光電陰極的發展
6．2TE光電陰極的早期工作
6．3TE光電陰極的技術改進
6．4TE光電陰極的典型性能
6．5其他TE光電陰極方案
6．6TE光電陰極的應用
參考文獻

第7章3族N化物紫外光電陰極
7．1未來的高效率紫外光電陰極
7．23族N化物的一般物理特點
7．33族N化物的NEA特性
7．43族N化物紫外光電陰極的設計與實施方案
7．5微通道板-GaN光電陰極
7．6無Cs激活GaN紫外光電陰極
參考文獻

第8章金剛石紫外光電陰極
8．1金剛石的一般特點與參量
8．2金剛石單晶的NEA表面
8．3多晶金剛石薄膜的NEA模型
8．4化學氣相沉積多晶金剛石NEA光電陰極
8．5以微通道板為襯底的金剛石紫外光電陰極
8．6透射式金剛石NEA光電陰極
8．7金剛石透射式場助光電陰極
參考文獻

第9章Si錐場發射光電陰極
9．1Si錐場發射光電陰極原理
9．2Si錐場發射光電陰極典型製作工藝
9．3Si錐場發射光電陰極性能
9．4Si錐場發射光電陰極應用實例
參考文獻

第10章碳納米管光電陰極
第11章超晶格與量子阱光電陰極
第12章半導體電子自旋極化光電陰極
第13章作為高亮度電子源的半導體光電陰極應用

光電子在BBR中的運動過程是復雜的。發射光電子的能量分布測量表明，能量分布極大值位于導帶底之下0.13～0.14eV，說明發射到真空中的大部分電子損失了0.13～0.14eV的能量。對這種能量損失機構的了解仍然是很有限的，文獻中對光電子能量分布曲線EDC的解釋存在不同的觀點，其中具有代表性的觀點大體有三種。
1.表面L谷的發射
進入BBR的電子，在電場的作用下，能夠從表面Γ谷散射表面的L谷。James等曾用這種機構解釋Γ峰的FWHM（full width at half maximum）。Liu等通過對GaN（0001）和GaAs（100）表面耗盡區電子散射的研究，認為對GaAs（100）表面發射的光電子的主要貢獻來自那些在BBR中損失了0.14eV能量的電子，而這種能量損失是由于谷間聲子散射，即GaAs中的Γ谷電子散射到L谷，并從這里發射到真空。GaAs能帶彎曲約0.5eV，這使表面處的L谷比體內導帶底低0.2eV，由于這些谷的態密度以及BBR中沿發射面各點的不均勻性，預期峰值的位置應稍高于上述值。這種情況有些類似耿氏效應，所不同的是這里的電場不是外加的，而是內部建立的。Guo等的計算結果也表明，發射的電子主要來自L谷而不是Γ谷，不過所計算的峰值的位置似乎與大多數實驗結果不一致。
2.BBR中尺寸量子化子能帶的發射
對p型高摻雜GaAs光電陰極表面的BBR，其寬度很窄，約為100A，這已與GaAs體內的電子波長相當，因此，BBR中垂直光電陰極方向發生尺寸量子化效應，即在表面的劈形量子阱中形成一系列分立的能級，而在平行于陰極表面的方向，形成以分立能級為帶底的子能帶。量子能級及波函數的詳細信息，需求解薛定諤方程獲得。
1978年Korokikh等報告GaAs光電陰極表面BBR中尺寸量子化能級對光電子發射的影響。他們對摻雜濃度為1019cm－3的p型GaAs外延層，激活到功函數Ф＝1.12eV，即真空能級低于導帶底0.3eV，再通過阻滯場方法測量發射光電子的能量分布，結果發現能譜中存在兩個極大值，分別對應熱化到導帶Γ極小值和L極小值的光電子。然而能譜極大值的位置分別相對半導體內部的Γ極小值和L極小值向低能方向移動0.18eV和0.29eV。與此同時，以三角形勢壘模擬BBR，對電子態能譜進行了有效質量近似計算，結果表明BBR內最高子能帶帶底分別處于Γ谷和L谷導帶底之下0.2eV和0.38eV。