Эволюция спектров квантового выхода и энергетических распределений фотоэлектронов, эмитированных с интерфейса p-GaN(Cs)-вакуум, при изменении температуры / Рожков С.А., Бакин В.В., Косолобов С.Н., Шайблер Г.Э., Терехов А.С.

Полупроводниковые фотокатоды на основе нитридных соединений, поверхность которыхактивирована до состояния эффективного отрицательного электронного сродства (ОЭС), являютсяключевыми элементами солнечно-слепых фотодетекторов с координатной чувствительностью инаносекундным временным разрешением. Для изготовления фотокатодов с ОЭС важенэнергетический спектр поверхностных электронных состояний (DOS), поскольку для достижениясостояния ОЭС требуются высокие значения поверхностного изгиба зон, который определяетсяположительным зарядом поверхности. Увеличение заряда поверхности и, соответственно, плотностиповерхностных состояний должно увеличить вероятности термического и оптического заброса ввакуум электронов, лежащих ниже уровня Ферми в приповерхностной области фотокатода. Это всвою очередь вызовет рост плотности темнового тока фотокатода и рост квантовой эффективности(QE) фотокатода при энергиях фотонов (ħω) меньших ширины запрещенной зоны (εg)полупроводника [1], что уменьшит коэффициент солнечной слепоты. В данной работе мы впервыеизучили эволюцию спектров QE и энергетических распределений фотоэлектронов по продольнойэнергии (ne(εlon)), эмитированных GaN фотокатодом с ОЭС, при изменении температуры.Измерения проводились на самодельных вакуумных фотодиодах, в которых p-GaN фотокатод сОЭС и металлический анод были герметично установлены параллельно друг другу вметаллокерамическом корпусе, образуя электронныйспектрометр с однородным тормозящимэлектрическим полем. Концентрации магния исвободных дырок в 170 нм слое p-GaN были равны~ 1019 см-3 и ~ 1017 см-3, соответственно. Послехимической очистки поверхности GaN и прогрева всверхвысоком вакууме на поверхность наносилисьатомы цезия до достижения состояния ОЭС имаксимальной величины вероятности выходафотоэлектронов в вакуум. Измерялись спектры QE ираспределения ne(εlon) фотоэлектронов,эмитированных из p-GaN(Cs) в вакуум, при ħω как больших, так и меньших εg GaN. Измеренияпроводились в интервале температур 80-300 К. Для расчетов спектров QE мы воспользовалисьфеноменологической моделью, в которой задавалась форма DOS и учитывались флуктуации работывыхода.