4。2 优化锑钾铯光电阴极厚度 19

4。3 采用高纯的锑、钾、铯材料 19

4。4 降低锑钾铯光电阴极表面的电子亲和势 20

4。5 多信息实时监控 20

4。6 减小电子与空穴在基底-阴极界面处的复合速率 20

结论 21

致谢 22

参考文献 23

绪论

1。1 光电阴极的发展概况

当光照射在金属上时，物质的电性质将会产生一些变化，这种将光能转变成电能的现象 称为光电效应。光电效应可分为外光电效应与内光电效应。外光电效应，或称为光电发射， 指的是在入射光照射的作用下，物体内的电子获得足够大的能量而逸出物体表面，向外发射 的现象。内光电效应，或称为光电导效应，指的是当入射光照射某种材料时所激发产生的载 流子在材料内部运动，使得该材料电导率发生变化。其中，从材料内部受光子激励而发射出 的电子称为光电子，从而形成的电流称为光电流，而可以利用外光电效应发射光电子的材料 称为光电阴极[1]。

1905 年，爱因斯坦发表了关于光电效应的论文，对光电发射做出解释：光电发射是因为 材料内部的电子吸取了入射光子的能量，获得足够能量，从而克服材料表面的势垒逸出[2-4]。 光电阴极是光电探测器件中不可缺少的核心部分，同时也是很多的科研工作者目前致力于研 究开发的对象。在上世纪三十年代到六十年代，科研工作者共发现了六种主要的光电阴极[5]， 见表 1。

表 1 主要的光电阴极

光电阴极名称 化学表达式 编号 发现年份

银-氧-铯 Ag-O-Cs S-1 1930

铯-锑 Cs3Sb S-11 1936

铋-银-氧-铯 Bi-Ag-O-Cs S-10 1938

钠-钾-锑 Na2KSb 1955

钠-钾-锑-铯 Na2KSb[Cs] S-20 1955

钾-铯-锑 K2CsSb 1963

外光电效应被提出之后，人们在很长一段时间内都认为它是一种表面效应，与材料内部 的电子无关。实际上，这是因为正电子亲和势（Positive Electron Affinity,PEA）光电阴极表面 的真空能级比材料内部的导带能级高，唯有在阴极表面被激发的电子才能获得足够能量，克 服材料表面势垒逸出，而材料内部的电子经过损耗与复合，渡越到材料表面，损失了大部分 的能量，逸出几率减小。1958 年，W。E。Spicer 提出了光电发射“三步模型”理论[6-8]，即价带 中的电子吸收入射光子能量激发到导带，被激发的光电子在向表面运动的过程中将会发生各 种弹性及非弹性碰撞，到达表面的光电子最终克服表面势垒从而逸入真空。