GaN基光电阴极

前言

第1章绪论 1

1.1 紫外辐射的分类 1

1.2 实用的紫外光电阴极 2

1.2.1 400~200nm范围的光电阴极 2

1.2.2 200~105nm范围的光电阴极 3

1.2.3 低于105nm的光电阴极 3

1.3 NEA GaN基光电阴极的研究进展 3

1.3.1 GaN光电阴极的研究进展 4

1.3.2 AlGaN光电阴极的研究进展 13

参考文献 19

第2章研究方法与实验基础 29

2.1 单电子近似理论 29

2.1.1 绝热近似 29

2.1.2 Hartree-Fork近似 30

2.2 密度泛函理论 31

2.2.1 Hohenberg-KohN定理 31

2.2.2 Kohn-Sham 定理 32

2.2.3 局域密度近似和广义梯度近似 33

2.3 平面波赝势法 33

2.4 光学性质计算公式 35

2.5 第一性原理计算软件 36

2.6 GaN基光电阴极实验系统简介 36

2.6.1 表面分析系统 37

2.6.2 超高真空激活系统 38

2.6.3 多信息量测试系统 40

参考文献 43

第3章 GaN基光电阴极材料 46

3.1 GaN晶体 46

3.1.1 GaN的晶格结构和主要参数 46

3.1.2 GaN晶体的电学特性及能带结构 47

3.1.3 GaN本征载流子浓度 49

3.1.4 GaN材料的光学特性 50

3.2 AlGaN晶体 51

3.2.1 AlGaN的晶格结构和主要参数 51

3.2.2 AlGaN结构特性 52

3.2.3 AlGaN材料的光学特性 53

3.2.4 AlGaN晶体的极化效应 55

3.2.5 AlGaN晶体极化效应对阴极迁移率的影响 59

3.2.6 电子扩散长度对AlGaN光电阴极量子效率的影响 61

3.2.7 后界面复合速率对AlGaN光电阴极量子效率的影响 62

3.2.8 AlGaN晶体异质结构对电子输运的影响 63

3.3 纤锌矿结构GaN基(0001)光电发射材料生长 66

3.3.1 衬底及缓冲层的选取 66

3.3.2 GaN材料的生长技术 67

3.3.3 AlxGa1-xN材料生长 67

3.3.4 p型AlxGa1-xN材料制备 69

参考文献 69

第4章 GaN光电阴极的能带结构和光学性质 74

4.1 能带理论的基本方法 74

4.2 GaN电子结构与光学性质理论研究 76

4.2.1 GaN电子结构和光学性质 76

4.2.2 计算结果与讨论 77

4.3 空位缺陷对GaN光学性质的影响 83

4.3.1 理论模型和计算方法 83

4.3.2 计算结果与讨论 84

4.4 Mg掺杂对GaN电子结构和光学性质的影响 89

4.4.1 理论模型和计算方法 89

4.4.2 结构与讨论 89

4.4.3 光学性质 92

4.5 Al组分对GaN电子结构和光学性质的影响 97

4.5.1 理论模型和计算方法 97

4.5.2 计算结果分析 97

4.6 GaN(0001)表面电子结构和光学性质 102

4.6.1 理论模型和计算方法 102

4.6.2 计算结果与讨论 103

4.7 GaN(00011)表面电子结构和光学性质 108

4.7.1 理论模型和计算方法 108

4.7.2 计算结果与讨论 108

4.8 Mg掺杂对GaN(0001)表面电子结构和光学性质的影响 113

4.8.1 理论模型和计算方法 113

4.8.2 计算结果与讨论 114

4.9 空位缺陷对GaN(0001)表面电子结构和光学性质的影响 117

4.9.1 理论模型和计算方法 117

4.9.2 计算结果与讨论 118

参考文献 120

第5章 AlGaN光电阴极的能带结构和光学性质 123

5.1 日盲型AlxGa1-xN光电阴极组件结构设计 123

5.1.1 不同Al组分AlxGa1-xN材料的性质研究 123

5.1.2 日盲型光电阴极组件结构设计 129

常本康,男,南京工大学教授,博士生导师,国防科工委微光重点实验室学术委员会副主任委员。先后出版过的专著和教材有《显示技术》、《多碱光电阴极机理、特性与应用》等。

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