книги из ГПНТБ / Соммер А. Фото-эмиссионные материалы

няется от образца к образцу. Свежесколотые кристаллы LiF значительно более прозрачны, но при экспозиции на воздухе водяные пары, присутствующие в атмосфере, быстро уменьшают их прозрачность до величины, срав­ нимой с прозрачностью кристаллов, полированных на воздухе. Типичные кривые, полученные Патерсоном и Вогеном [Л. 207] для сколотых кристаллов до и после экс­ позиции на воздухе, приведены на рис. 55 (см. также

[Л. 206]). Структура этих характеристик в области спек-

•

тра между I 250 и 1 400 А связана с влиянием водяных паров.

Следует отметить, что имеется большая разница меж­ ду влияні-ием водяных паров и жидкой воды на оптиче­

мутным и непригодным для использования. В то же вре­ мя, хотя водяные пары также оказывают немедленное

зуется относительно неактивная поверхностная пленка, которая в какой-то мере предохраняет кристалл от даль­ нейшего воздействия паров воды. В лабораторной атмо­ сфере прозрачность может оставаться постоянной в тече­ ние нескольких месяцев [Л. 206].

имеются стабильные источники света и где можно ис­ пользовать кварцевые окна с постоянными характери­

стоянна, особенно в вакуумном монохроматоре, где раз­ ряд не изолирован окном от решетки и выходной щели. В таком устройстве при каждой смене образца в систему напускается воздух. После этого система откачивается и заполняется водородом, так что для каждого измере­ ния используется по существу новый источник света.

Во-вторых, если прибор снабжен окном из LiF, не­ возможно измерить прозрачность этого окна после изго­ товления прибора. Поскольку прозрачность уменьшается на неизвестную величину, действительный квантовый вы­ ход может оказаться значительно большим, чем кванто­ вый выход, определенный в расчете на первоначальную

новой области спектра для таких измерений обычно ис­ пользуются термопары, но в области вакуумного ультра­ фиолета этот метод встречается с чрезвычайно большими экспериментальными трудностями [Л. 208].

Два наиболее часто используемых метода измерения интенсивности излучения основаны на использовании ио­ низационной камеры [Л. 209] и на преобразовании УФ излучения в видимый свет с помощью фосфора, напри­ мер салицилата натрия {Л. 210], чье излучение затем из­ меряется обычным фотоумножителем. Ни один из этих методов, однако, не свободен от недостатков. Например, при использовании ионизационных камер предполагается, что процесс ионизации молекул газа падающими фото­ нами имеет 100%-ную эффективность, а при использова­ нии салицилата натрия нужно предположить, что эффек­ тивность преобразования коротковолнового излучения в длинноволновое не зависит от длины волны и не ме­ няется со временем. Интересно отметить, что Кенфилд

о

и др. [Л. 211] наблюдали при длинах волн 584 и 735 А очень хорошее согласие между результатами, получен­ ными с термопарой и ионизационными камерами. С дру­ гой стороны, Келкот [Л. 212] выражает сомнение относи­ тельно надежности работы салицилата натрия.

Из-за трудностей, связанных с измерением интенсив­ ности излучения, часто невозможно решить, существуют ли действительные различия в величинах квантового вы­ хода, измеренных разными авторами, или эти различия обусловлены использованием разной техники измерения интенсивности излучения. Следует отметить, что полез­ ную информацию о чувствительности в УФ области мож­ но получить сравнением свойств двух материалов. При этом отпадает необходимость в абсолютных измерениях интенсивности излучения [Л. 206].

9-4. ФОТОКАЮДЫ ДЛЯ ОБЛАСТИ СПЕКТРА ОТ 2 000 ДО 3 500 А. ТЕЛЛУРИДЫ ЦЕЗИЯ И РУБИДИЯ

высокую чувствительность этих материалов в УФ обла­ сти, довольно подробно изучили их фотоэмиссионные и оптические свойства. Поскольку свойства этих двух ма­ териалов очень близки, а большинство работ было вы­ полнено на Cs2Te, в основном будут рассмотрены харак­ теристики Cs2Te.

1. Приготовление фотокатода Cs2 Te. Процесс изготов­ ления Cs2Te в основных чертах аналогичен процессу при­ готовления Cs3Sb и других подобных материалов. Слой Те испаряется на металлическую подложку (для непро­ зрачных фотокатодов) или на кварцевую подложку (для полупрозрачных фотокатодов). В последнем случае наи­ лучшие результаты получаются, если испарение прекра­ тить в тот момент, когда пропускание в видимом свете падает примерно до 95% первоначальной величины.

Испаренная пленка Те затем обрабатывается в па­ рах Cs при повышенной температуїре до получения мак­ симума фотоэмиссии. Процесс изготовления Cs2Te более сложен, чем в случае Cs3Sb, поскольку возникает ряд дополнительных проблем, несущественных при изготов­ лении Cs3Sb.

а) Проводимость Cs2Te значительно меньше, чем про­ водимость Cs3Sb. В результате полупрозрачный фотока­ тод, нанесенный на кварцевую подложку, обладает та­ ким высоким сопротивлением, что фототок ограничивает­ ся чрезвычайно малой и фактически бесполезной вели­ чиной. Поэтому фотокатоды необходимо изготовлять на проводящей подложке, сочетающей высокую прозрач­ ность в УФ области спектра с большой проводимостью. Для этой цели часто используются испаренные пленки таких металлов, как вольфрам и хром, поскольку они обеспечивают достаточную проводимость в очень тон­ ких слоях, которые пропускают до 85% ультрафиоле­ тового излучения.'

б) Если прибор, в котором изготовляется фотокатод, содержит элементарный Те в качестве источника для ис­ парения пленки Те, обычный процесс обезгаживания пу-

тем прогрева нельзя применять вследствие высокого дав­ ления паров Те при температуре прогрева. Это ограни­ чение было преодолено [Л. 59] путем испарения Те из бинарного соединения, которое разлагается при темпера, туре выше 400°С и которое содержит в качестве второго компонента элемент с очень низким давлением паров.

мума фоточувствительиости или испарять дополнитель­ ный Те для того, чтобы компенсировать избыток цезия в слое. Удалить избыток цезия простым прогревом при­ бора, как в случае CssSb, невозможно.

2. Фотоэмиссионные свойства Cs2 Te. Две спектраль­ ные характеристики фотоэмиссии из Cs2Te [Л. 195] приве­ дены на рис. 56. Они представляют два крайних случая, которые получаются при активационном процессе, описан­ ном выше. На практике процесс изготовления не удается достаточно точно контролировать, так чтобы можно было воспроизвести любую из этих кривых по желанию, и спектральные характеристики большинства фотокатодов лежат где-то между этими двумя крайними случаями.

Кривая 1 на рис. 56 имеет более низкий максимум квантового выхода и значительно более резкий спад в длинноволновой области, чем кривая 2. Очевидно, что

в качестве солнечно-слепого фотокатода более желателен фотокатод со спектральной характеристикой 1, несмотря на более низкий квантовый выход.

Расширение спектральной характеристики в более длинноволновую область (кривая 2), которое было обна­ ружено в большей или в меньшей степени на большин­

интерпретация подтверждается более ранними наблю­ дениями [Л. 213], свидетельствующими о том, что мас­ сивный Cs2Te легко присоединяет стехиометрический из­ быток Cs в количестве до 1%. Влияние избытка Cs на чувствительность в длинноволновой области спектра сле­ дует также из экспериментального факта, заключающе­ гося в том, что длинноволновый порог фотоэффекта за­ метно смещается в сторону более коротких волн, если обработка фотокатода в парах Cs в процессе изготовле­ ния прекращается до достижения максимума фотоэмиосии, или при испарении на катод дополнительного Те с целью компенсации избытка Cs. Интересно отметить, что ни дополнительное испарение Те, ни отжиг фотока­ тода, по-видимому, полностью не устраняют избыток Cs.

новолновой области спектра определяется фотоэмиссией с примесных уровней, более высокий квантовый выход в максимуме кривой 2 по сравнению с / показывает, что избыток Cs может также приводить к уменьшению по­ верхностного барьера. Интересно сравнить химическую стабильность Cs2Te, содержащего избыток Cs, с поведе­ нием антимонидов щелочных металлов. Последние также имеют минимальный поверхностный барьер в соедине­ нии с наибольшей химической стабильностью, но у наи­ более чувствительных антимонидов щелочных металлов стабильные условия характеризуются стехиометрический недостатком, а не избытком Cs.

3. Полупроводниковые свойства Cs2Te и Rb2Te. Форма кривой / на рис. 56 позволяет сделать вывод, что порог фотоэмиссии, т. е. сумма ширины запрещенной зоны и электронного сродства (Е8+Еа), составляет у Cs2Te при?