Innovative performance improvement of electron source by heterojunction

异质结创新提升电子源性能

• 批准号: 21K17994
• 负责人: 郭 磊
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K17994/
• 关键词: アルカリカソード薄膜; ヘテロ接合; 真空輸送装置; 光電子分光; NEA-GaAsフォトカソード; マルチアルカリカソード; GaAs フォトカソード; 負の電子親和性; 量子効率

アルカリカソード薄膜によるヘテロ結合を用いて負の電子親和力が得られる新しいNEA-GaAs構造を実現するため、アルカリカソード薄膜の動作真空圧力の制限、時間あるいは電子ビームによる寿命が短いという欠点を克服する必要がある。これらの問題を対処するため、薄膜の分子構造の理解とその劣化メカニズムを解明することが有効だと考えられる。2022年度に薄膜フォトカソードの一種であるCsK2Sbフォトカソードの機能を損なわずに輸送できる真空スーツケース(真空度：<10-7Pa)を用い、あいちシンクロトロン光センター(あいちSR)のビームラインBL7Uへカソードを輸送し、光電子分光を行った。具体的には、名古屋大学の蒸着装置用いてグラフェンとMo半々の基板にCsK2Sbフォトカソードの成膜を行い、それを15km離れているあいちSRに輸送し、BL7UでX線光電子分光法（XPS）により深さ方向の分析を行った。その分析結果をもとに、カソード元素（Sb、K、Cs）の組成比と化学量論を定量的に評価した。グラフェン上のカソードにはCs過剰の表面があることが示したが、Mo基板の場合はそうではないことが分かった。また、グラフェン上のカソードはMo上のと比較してQEが高かったため、Cs過剰な表面が高いQEにつながることを示している。さらに、KとCsがスパッタリングで減少することが分かった。一方、スパッタリング後のグラフェン上のCs-K-Sb構造は、Mo上の構造よりも多くのアルカリ金属を含んでいます。この結果は、グラフェン上に形成されたSb結晶構造が、Mo上の結晶構造よりもアルカリ金属に対して透過性が高い可能性があることを示唆している。これらの結果から、成膜手法の再構成すれば、深さ方向に均一なNEA薄膜を得られることが示唆する。

A new NEA-GaAs structure was developed by using the negative electron affinity of the thin film. The limit of vacuum pressure and time of operation of the thin film were also discussed. The problem of film degradation is solved by analyzing the molecular structure of films. In 2022, one kind of thin film coating solution was developed. The function of film coating solution was damaged. The vacuum temperature (vacuum degree: <10-7Pa) was used. The film coating solution was used for transportation and photoelectron spectroscopy. Specifically, Nagoya University's vapor deposition equipment for the film formation of CsK2Sb thin film substrate, the distance of 15km, the transport of SR, BL7U, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) in the direction of analysis. The results of the analysis were evaluated quantitatively on the composition ratio of Sb, K and Cs. In the case of Mo substrate, the surface of Cs is not clear. On the surface of the film, the QE is high, and the QE is high. In addition, K and Cs can reduce the number of points. Cs-K-Sb structure on the surface of a single layer, Mo structure on the surface of a single layer. As a result, Sb crystal structure is formed on the surface of Mo, and the crystal structure on Mo has a high possibility of permeability. The results show that NEA thin films can be obtained uniformly in the depth direction.

项目成果

半導体フォトカソード用真空輸送装置の開発

半导体光电阴极真空输送装置的研制

• 发表时间: 2021
• 作者: 塩原慧介;郭磊;高嶋圭史;真野篤志
• 通讯作者: 真野篤志

半導体フォトカソード分析用真空輸送装置の開発

半导体光电阴极分析用真空输送装置的开发

• 发表时间: 2022
• 作者: 塩原慧介;郭磊;仲武昌史;高倉将一;真野篤志;高嶋圭史
• 通讯作者: 高嶋圭史

真空輸送装置を用いた半導体フォトカソードの劣化メカニズムの光電子分光分析

利用真空传输装置光电子能谱分析半导体光电阴极的劣化机理

• 发表时间: 2023
• 作者: M. Maeda;T. Tadokoro;Y. Ueno;K. Nishida;Y. Kani;M. Itoh;T. Sasaki;T. Watanabe;H. Kikunaga;S. Kashiwagi;K. Shirasaki;S. Sekimoto;T. Ohtsuki;M. Inagaki;山田昭子;塩原慧介
• 通讯作者: 塩原慧介