p-GaAs(Cs, O) -  фотокатод: области применимости моделей активирующего покрытия.

, ,
L. B. Jones, B. L. Militsyn, T. C. Q. Noakes.

На поверхности p-GaAs, покрытой (Cs, O)-слоем, возникает состояние эффективного отрицательного электронного сродства (ОЭС), благодаря которому вероятность выхода неравновесных электронов в вакуум может достигать ~ 0.5.  Попытки описания свойств
p-GaAs(Cs, O) с использованием традиционных моделей, разработанных для описания двухслойных структур, таких как барьер Шоттки, гетеропереход или МДП – структура не дал однозначных результатов.  Было предложено несколько альтернативных моделей описания свойств (Cs, O)-слоя, но консенсус достигнут не был.  Основными причинами существующих противоречий являются, по-видимому, несовершенство технологий
(Cs, O)-слоёв и методов их исследования.  Для устранения противоречий и определения модели (Cs, O)-слоя мы впервые использовали автоматизированную технологию его формирования, обеспечивающую максимальную на сегодняшний день квантовую эффективность (QE) фотокатода. Отметим, что QE пропорциональна вероятности выхода фотоэлектронов (Ре) в вакуум.  Используя эту технологию мы провели «синхронные» измерения квантовой эффективности (QE) – фотокатода (т. е. величины Ре) и величины ОЭС (ч*) в зависимости от толщины (иCs) (Cs, O) – слоя.  Для оценки эволюции иCs и состава (Cs, O) – слоя в процессе его формирования мы впервые применили такие методики, которые не влияют на атомные процессы на поверхности.  Используя новые методики, мы изучили эволюцию QE, ч* и состава (Cs, O) – слоя в зависимости от иCs.  Полученные результаты состоят в следующем.

При иCs < 3.5 монослоев все основные свойства (Cs, O) – слоя соответствуют «предсказаниям» модели дипольного слоя. При иCs > 5 монослоев все основные свойства (Cs, O) – слоя соответствуют «предсказаниям» модели гетероперехода. Максимальные величины QE и Ре достигаются при иCs ~ 1.5 монослоев, в области доминирования модели дипольного слоя.  Максимальная абсолютная величина ч* достигается при иCs > 5 монослоев в области доминирования модели гетероперехода.

Главный вывод работы состоит в том, что максимальное значение величины Ре ограничиваются в значительной степени отражением фотоэлектронов (Cs, O) – слоем.  Поэтому наши дальнейшие исследования будут направлены на повышение степени упорядочения (Cs, O) – диполей.  Кроме этого, мы не вполне понимаем физический механизм, «переключающий» актуальную модель (Cs, O) – слоя при увеличении его толщины до некоторого значения.