Новые электронные состояния на интерфейсе p-GaN(Cs,O)-вакуум при больших (Cs,O)-покрытиях

Фотокатоды с эффективным отрицательным электронным сродством (ОЭС), созданные на основеэпитаксиальных p-GaN – слоёв с субмонослойными (Cs,O) –покрытиями, обладают высокойквантовой эффективностью в УФ – области спектра. Фотоприёмники с такими фотокатодами широкоиспользуются в системах дистанционного контроля потерь электроэнергии на высоковольтныхустановках и линиях электропередачи, а также в важных системах специального назначения.Несмотря на существенные успехи в разработках p-GaN(Cs,O)-фотокатодов для УФ –фотоприёмников, связи неупорядоченной атомной структуры интерфейсов p-GaN(Cs,O)-вакуум с ихфото - и термо - эмиссионными свойствами изучены недостаточно. Существующие методикиформирования оптимального (Cs,O) – покрытия (оп), обеспечивающего максимальную вероятностьвыхода фотоэлектронов из p-GaN(Cs,O) – фотокатода в вакуум (Pe), найдены эмпирически и негарантируют достижения её физически – предельного значения. Пытаясь глубже понятьзакономерности формирования атомной структуры и энергетической диаграммы ОЭС – интерфейсаp-GaN(Cs,O) – фотокатода, мы впервые изучили в данной работе спонтанные изменения Pe(t) иэнергетических распределений фотоэлектронов (ne(lon,t)), эмитированных из фотокатода с (Cs,O) –покрытием, «толщина» которого существенно превышала оп. Для измерения ne(lon,t) -распределений мы установили в камеру формирования (Cs,O) – покрытия простейший электронныйспектрометр с однородным тормозящим электрическим полем [1]. Эксперименты проводились вэкстремально – высоком вакууме, в котором изменения Pe(t) в результате адсорбции остаточных газовбыли невелики [1]. На поверхность p-GaN было нанесено (Cs,O) – покрытие в три раза превышающееоп. Результаты измерений эволюции ne(lon,t) – распределений во времени показаны на рисунке.Время t на рисунке соответствуют интервалу времени между моментом завершения нанесения (Cs,O)– покрытия и моментом измерениясоответствующего ne(lon) – распределения.Энергетические положения дна зоныпроводимости (cb) в объёме p-GaN-слояобозначены на рисунке вертикальнымистрелками соответствующего цвета. Необычнойособенностью ne(lon) – распределений на рисункеявляется узкий пик, расположенный при малыхlon. Из рисунка следует, что амплитуда пикаснижалась в течение первых ~ 60 часов, в товремя как изменения энергетического положенияего максимума и положения cb в течение этоговремени оказались близки к погрешностиизмерений. Отметим, что формавысокоэнергетического крыла ne(lon) –распределения в течение первых ~ 50 часовфактически не изменялась. Дальнейшее увеличение t сопровождалось смещением cb в областьменьших lon и выраженным снижением амплитуды высокоэнергетического крыла ne(lon) –распределения из – увеличения вероятности рассеяния и рекомбинации выходящих в вакуумфотоэлектронов. Мы полагаем, что возникновение пика в ne(lon) – распределениях связано срезонансным электронным состоянием на интерфейсе p-GaN(Сs,O)-вакуум, увеличивающимвероятность выхода электронов.