×
20.04.2014
216.012.bb3e

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОТОЭМИТТЕРА С ОТРИЦАТЕЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОННЫМ СРОДСТВОМ ДЛЯ ИНФРАКРАСНОГО ДИАПАЗОНА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области эмиссионной и наноэлектроники и может быть использовано в разработке и в технологии производства фотоэлектронных преобразователей второго поколения, эмиттеров с отрицательным электронным сродством для приборов ИК-диапазона. Способ изготовления фотоэмиттера с отрицательным электронным сродством для инфракрасного диапазона заключается в нагреве поверхности подложки (основы) из легированного арсенида галлия с дырочной проводимостью (p-GaAs), снижении температуры до комнатной, напыления на поверхность подложки поочередно атомов цезия и кислорода, измерения тока фотоэмиссии с поверхности. При этом подложку нагревают до повышения концентрации мышьяка на поверхности более чем в 1.5 раза, затем фиксируют состав поверхности резким снижением температуры подложки до комнатной температуры, затем напыляют поочередно атомы цезия и кислорода дозами долей монослоя до образования цезиевой пленки моноатомной толщины, затем эмиттер помещают на несколько минут в атмосферу инертного газа. Изобретение обеспечивает увеличение фоточувствительности и повышение времени технологической жизни, интервала времени после формирования до запайки в прибор, уменьшение глубины анализируемого слоя, повышение достоверности результатов анализа и повышение совместимости аппаратуры для его реализации с другими методами анализа и технологическим оборудованием. 4 ил.
Основные результаты: Способ изготовления фотоэмиттера с отрицательным электронным сродством для инфракрасного диапазона, заключающийся в нагреве поверхности подложки (основы) из легированного арсенида галлия с дырочной проводимостью (p-GaAs), в снижении температуры до комнатной, в напылении на поверхность подложки поочередно атомов цезия и кислорода, в измерении тока фотоэмиссии с поверхности, отличающийся тем, что подложку нагревают до повышения концентрации мышьяка на поверхности более чем в 1.5 раза, затем фиксируют состав поверхности резким снижением температуры подложки до комнатной температуры, затем напыляют поочередно атомы цезия и кислорода дозами долей монослоя до образования цезиевой пленки моноатомной толщины, затем эмиттер помещают на несколько минут в атмосферу инертного газа.
Реферат Свернуть Развернуть

Предполагаемое изобретение относится к области эмиссионной и наноэлектроники и может быть использовано в разработке и в технологии производства фотоэлектронных преобразователей второго поколения, эмиттеров с отрицательным электронным сродством для приборов ИК-диапазона.

Известен способ изготовления фотоэмиттера, заключающийся в формировании на поверхности многокомпонентного материала пленку атомов щелочного металла толщиной в один атомный слой. Такая пленка снижает работу выхода электрона ниже массивного материала пленки [Добрецов Л.Н., Гомоюнова М.В. Эмиссионная электроника. - М.: Наука. 1966. - 564 с.].

Недостатком известного способа является низкий квантовый выход, а соответственно невысокая фоточувствительность фотоэмиттера. Наиболее близким к предполагаемому изобретению является способ изготовления фотоэмиттера с отрицательным электронным сродством для инфракрасного диапазона, заключающийся в нагреве поверхности подложки (основы) из легированного арсенида галлия с дырочной проводимостью (p-GaAs), в снижении температуры до комнатной, напыления на поверхность подложки поочередно атомов цезия и кислорода, в измерении тока фотоэмиссии с поверхности [Соболева Н.А., Меламид А.Е. Фотоэлектронные приборы. - М.: Высшая школа, 1974. - 376 с. Заводская технологическая документация].

Недостатком известного способа является невысокая фоточувствительность и малое время технологической жизни после формитрования и до запайки в прибор.

Технический результат направлен на увеличение фоточувствительности и на повышение времени технологической жизни, интервала времени после формирования до запайки в прибор.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления фотоэмиттера с отрицательным электронным сродством для инфракрасного диапазона, заключающемся в нагреве поверхности подложки (основы) из легированного арсенида галлия с дырочной проводимостью (p-GaAs), в снижении температуры до комнатной, в напылении на поверхность подложки поочередно атомов цезия и кислорода, в измерении тока фотоэмиссии с поверхности, при этом подложку нагревают до повышения концентрации мышьяка на поверхности более чем в 1.5 раза, затем фиксируют состав поверхности резким снижением температуры подложки до комнатной температуры, затем напыляют поочередно атомы цезия и кислорода дозами долей монослоя до образования цезиевой пленки моноатомной толщины, затем эмиттер помещают на несколько минут в атмосферу инертного газа.

На Фиг.1 приведена зависимость относительной концентрации атомов мышьяка от температуры во внешнем моноатомном слое поверхности арсенида галлия.

На Фиг.2 приведены зависимости величин пиков галлия, мышьяка и цезия в спектрах рассеянных ионов при изменении поверхностной концентрации атомов цезия в субмоноатомной пленке от нуля до монослоя.

На Фиг.3 приведены спектры рассеянных ионов поверхности арсенида галлия с монатомной пленкой цезия без кислорода (а) и с моноатомным слоем кислорода под монатомным слоем цезия (б).

На Фиг.4 представлена зонная схема эмиттера с отрицательным электронным сродством при формировании субнанослойной пленки атомов цезия и кислорода на поверхности арсенида галлия р-типа.

Устройством для реализации предлагаемого способа служит типовая технологическая установка. Она представляет собой сверхвысоковакуумную технологическую камеру с безмасляной откачкой с вакуумом не хуже 10-10 Торр; рабочий вакуум порядка 10-11 Торр, содержащая загрузочный шлюз, манипуляторы и устройства для сборки и вакуумирования фотоэлектронного преобразователя после формирования эмиттера и размещения его в приборе. Технологическая установка дополнительно оснащается спектрометром обратно рассеянных ионов низких энергий (СОРИНЭ) для контроля элементного состава поверхности формируемого эмиттера, а также средствами напуска инертного газа в камеру до давления не более 10-4 Торр и его откачки. В вакуумную технологическую камеру при этом встраиваются функциональные узлы спектрометра: ионная пушка ионов инертного газа на энергии 0.1-5 кэВ и энергетический анализатор дисперсионного типа.

Система напуска инертного газа содержит источник (баллон) инертного газа марки ОсЧ емкостью до долей литра, редуктор, кран, натекатель и магниторазрядный насос ионизационный НМДИ, способный откачивать инертные газы.

Способ осуществляется следующим образом. Полупроводниковая пленка фотоэмитера из арсенида галлия р-типа размещается в технологической камере и нагревается до температуры неконгруентного испарения атомов поверхности. Одновременно контролируется изменение состава одного внешнего моноатомного слоя поверхности в зависимости от температуры нагрева. Эта зависимость имеет вид, приведенный на Фиг.1. При обогащении поверхности атомами мышьяка более чем в 1.5 раза нагрев прекращается. За этим обогащением следует деструкция кристалла: испарение мышьяка и образование капель галлия. Резким снижением температуры, не доводя процесс до деструкции, это достигнутое состояние поверхности фиксируется для комнатной температуры. Затем на подготовленную поверхность арсенида галлия напыляются поочередно атомы цезия и кислорода субмонослойными дозами с контролем фототока. Критерием прекращения напыления очередной дозы цезия и кислорода является отсутствие роста фототока от напыляемых атомов, а также контроль напыленной дозы цезия по поверхностной концентрации атомов галлия, мышьяка и цезия. Зависимости поверхностной концентрации атомов As, Ga, Cs от дозы напыления имеет вид, приведенный на Фиг.2. Так как атомы кислорода уходят под атомы цезия и находятся во втором монослое, то они экранируются атомами цезия и не отражаются в спектре в виде пика. Наличие или отсутствие атомов кислорода во втором слое обнаруживается их влиянием на зарядовое состояние цезия, а соответственно на величину пика цезия (Фиг.3). После напыления кислорода нейтрализационная способность цезия уменьшается и пик цезия становится больше по величине, чем при отсутствии цезия. Это является следствием отбора электрона цезия атомом кислорода. Сформированная поверхность таким образом позволяет достигать чувствительности более 0.2 электрона на квант или более 1000 мкА/лм.

Такая фоточувствительность обусловлена значительным снижением потенциального барьера Δеφ на поверхности вследствие одновременного изгиба зон R и снижения потенциального барьера Δχoб.cp, то есть сродства к электрону (Фиг.4). Измерения изменений пиков цезия и подложки в зависимости от концентрации на поверхности, а также в зависимости от технологических факторов показали, что цезий на поверхности адсорбируется частично в виде ионов, а частично в виде диполей. Адионы цезия образуют медленные поверхностные состояния. В виду малого потенциала ионизации цезия (eVi1=3.89 эВ) при работе выхода поверхности арсенида галлия термоэлектронной eφтэ=4.5 эВ и фотоэлектронной еφ=5.6-6 эВ и с учетом эффекта Герни о возбуждении энергетических уровней адатомов становится очевидным, что поверхностные состояния цезия ЕД оказываются в зоне проводимости (Фиг.4). При использовании полупроводниковой подложки р-типа изгиб зон увеличивается еще на половину ширины запрещенной зоны ΔЕзап/2. В такой ситуации происходит пиннинг (закрепление, фиксация) уровня Ферми на поверхности, а в данном случае в зоне проводимости. Поэтому при мелких акцепторных уровнях изгиб зон составляет более величины ширины запрещенной зоны, то есть более 1.6-2 эВ. Из эксперимента по адсорбции цезия на вольфраме известно, что дипольная составляющая по величине при адсорбции моноатомного слоя цезия достигает 2-2.5 эВ. При ширине зоны проводимости арсенида галлия в объеме Δχ/об=4 эВ общее снижение потенциального барьера вполне может быть более энергии сродства Δχср.об. Тогда нулевой уровень вакуума оказывается ниже дна зоны проводимости в объеме. Энергетические уровни объема и поверхности в зонной схеме при изгибе зон и снижении потенциального барьера приведены на Фиг.4.

После формирования эмиттера сформированная пленка на поверхности деградирует с постепенным уменьшением фоточувствительности. Камерное время жизни составляет единицы или чуть более десятка минут даже при вакууме 10-11 Торр. Для повышения технологического (камерного) времени жизни сформированный эмиттер согласно предполагаемому изобретению помещается на несколько минут в атмосферу неона при давлении ниже 10-5 Торр. Эта операция резко снижает деградационные процессы и удлиняет камерное время по меньшей мере на сутки, то есть более чем в 100 раз.

Сопоставительный анализ с прототипом показал, что предлагаемое изобретение позволяет увеличить фоточувствительность эмиттера в 3-6 раз и увеличить камерное время жизни эмиттера более чем в 100 раз.

Способ изготовления фотоэмиттера с отрицательным электронным сродством для инфракрасного диапазона, заключающийся в нагреве поверхности подложки (основы) из легированного арсенида галлия с дырочной проводимостью (p-GaAs), в снижении температуры до комнатной, в напылении на поверхность подложки поочередно атомов цезия и кислорода, в измерении тока фотоэмиссии с поверхности, отличающийся тем, что подложку нагревают до повышения концентрации мышьяка на поверхности более чем в 1.5 раза, затем фиксируют состав поверхности резким снижением температуры подложки до комнатной температуры, затем напыляют поочередно атомы цезия и кислорода дозами долей монослоя до образования цезиевой пленки моноатомной толщины, затем эмиттер помещают на несколько минут в атмосферу инертного газа.
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОТОЭМИТТЕРА С ОТРИЦАТЕЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОННЫМ СРОДСТВОМ ДЛЯ ИНФРАКРАСНОГО ДИАПАЗОНА
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОТОЭМИТТЕРА С ОТРИЦАТЕЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОННЫМ СРОДСТВОМ ДЛЯ ИНФРАКРАСНОГО ДИАПАЗОНА
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОТОЭМИТТЕРА С ОТРИЦАТЕЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОННЫМ СРОДСТВОМ ДЛЯ ИНФРАКРАСНОГО ДИАПАЗОНА
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОТОЭМИТТЕРА С ОТРИЦАТЕЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОННЫМ СРОДСТВОМ ДЛЯ ИНФРАКРАСНОГО ДИАПАЗОНА
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 101 items.
20.08.2013
№216.012.5f0c

Способ определения показателей вариабельности сердечного ритма оператора в режиме реального времени и устройство для его осуществления

Изобретение относится к медицине. При осуществлении способа электрокардиосигнал фильтруют, дискретизируют по времени. В q первых кардиоциклах выделяют опорные точки, определяют длительности кардиоциклов, среднюю длительность кардиоциклов и число дискретных отсчетов N, соответствующее этой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489964
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.619c

Электростатический энергоанализатор заряженных частиц

Изобретение относится к области энергетического анализа потоков заряженных частиц, возбуждаемых первичными электронами с поверхности твердого тела. Сущность изобретения заключается в том, что электростатический энергоанализатор заряженных частиц содержит коаксиально размещенные внутренний и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490620
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.621d

Изотраекторный масс-спектрометр

Изобретение относится к области масс-анализа потоков ионов, эмиттируемых с поверхности твердого тела под воздействием первичного излучения, и может быть использовано для улучшения аналитических свойств масс-спектрометров, используемых для исследования объектов твердотельной микро- и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490749
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.621e

Электростатический анализатор энергий заряженных частиц

Изобретение относится к области энергетического анализа потоков заряженных частиц, возбуждаемых первичными электронами с поверхности твердого тела, и может быть использовано для улучшения аналитических и потребительских свойств электронных спектрометров, используемых для исследования объектов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490750
Дата охранного документа: 20.08.2013
10.09.2013
№216.012.667c

Устройство предварительной обработки электрокардиосигнала

Изобретение относится к медицинской технике. Устройство предварительной обработки электрокардиосигнала (ЭКС) содержит блок усиления (1), блок АЦП (2), вход которого подключен к выходу блока усиления (1), блок фильтра нижних частот (10). В устройство введены подключенные к выходу блока АЦП (2)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491883
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.09.2013
№216.012.687b

Устройство для вентиляции воздуха

Изобретение относится к системам продувки и очистки воздуха от пылевых, бактериальных и химических загрязнений в производственных помещениях. Устройство содержит коронирующие электроды, которые установлены между осадительными электродами один за другим в одной плоскости параллельно осадительным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492394
Дата охранного документа: 10.09.2013
20.09.2013
№216.012.6d4c

Способ обнаружения квантовых точек и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области диагностики полупроводниковых структур нанометрового размера и может быть использовано для обнаружения и классификации квантовых точек. Сущность изобретения: в способе обнаружения квантовых точек, расположенных на диагностируемом образце, образец пошагово...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493631
Дата охранного документа: 20.09.2013
20.10.2013
№216.012.7736

Способ образования двумерного линейного электрического поля и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области электронной и ионной оптики и масс-спектрометрии, где используется движение заряженных частиц в статических и переменных двумерных линейных электрических полях, и может быть использовано для усовершенствования конструкций и технологий изготовления устройств...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496178
Дата охранного документа: 20.10.2013
27.10.2013
№216.012.781c

Устройство для дистанционной регистрации процессов сердцебиения и дыхания пациента

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в медицинской практике для дистанционной регистрации процессов дыхания и сердечной деятельности пациента в реальном времени. Устройство для дистанционной регистрации процессов сердцебиения и дыхания пациента содержит в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496410
Дата охранного документа: 27.10.2013
27.10.2013
№216.012.7896

Способ формирования магнитотерапевтического воздействия и устройство для его осуществления

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к средствам для комплексной магнитотерапии. Способ заключается в размещении по всему телу пациента в два слоя, над и под ним, идентичных модулей в виде формирователей электромагнитного поля, подаче на них электрических сигналов регулируемой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496532
Дата охранного документа: 27.10.2013
Showing 1-10 of 128 items.
20.08.2013
№216.012.5f0c

Способ определения показателей вариабельности сердечного ритма оператора в режиме реального времени и устройство для его осуществления

Изобретение относится к медицине. При осуществлении способа электрокардиосигнал фильтруют, дискретизируют по времени. В q первых кардиоциклах выделяют опорные точки, определяют длительности кардиоциклов, среднюю длительность кардиоциклов и число дискретных отсчетов N, соответствующее этой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489964
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.619c

Электростатический энергоанализатор заряженных частиц

Изобретение относится к области энергетического анализа потоков заряженных частиц, возбуждаемых первичными электронами с поверхности твердого тела. Сущность изобретения заключается в том, что электростатический энергоанализатор заряженных частиц содержит коаксиально размещенные внутренний и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490620
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.61c3

Способ неразрушающего объемного измерения векторной функции магнитной индукции неоднородно распределенного в пространстве и периодически изменяющегося во времени магнитного поля

Предложен способ неразрушающего объемного измерения векторной функции магнитной индукции неоднородного периодически меняющегося магнитного поля. В способе измерения мгновенных объемных состояний распределения неоднородного в пространстве магнитного поля осуществляются в местах, недоступных для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490659
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.621d

Изотраекторный масс-спектрометр

Изобретение относится к области масс-анализа потоков ионов, эмиттируемых с поверхности твердого тела под воздействием первичного излучения, и может быть использовано для улучшения аналитических свойств масс-спектрометров, используемых для исследования объектов твердотельной микро- и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490749
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.621e

Электростатический анализатор энергий заряженных частиц

Изобретение относится к области энергетического анализа потоков заряженных частиц, возбуждаемых первичными электронами с поверхности твердого тела, и может быть использовано для улучшения аналитических и потребительских свойств электронных спектрометров, используемых для исследования объектов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490750
Дата охранного документа: 20.08.2013
27.08.2013
№216.012.65b7

Способ корректировки межконтактного зазора геркона

Изобретение может быть использовано в электронной промышленности при изготовлении герметизированных магнитоуправляемых контактов (герконов). Согласно данному способу в случае, когда магнитодвижущая сила срабатывания заваренного геркона не соответствует диапазону паспортных значений, производят...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491676
Дата охранного документа: 27.08.2013
10.09.2013
№216.012.667c

Устройство предварительной обработки электрокардиосигнала

Изобретение относится к медицинской технике. Устройство предварительной обработки электрокардиосигнала (ЭКС) содержит блок усиления (1), блок АЦП (2), вход которого подключен к выходу блока усиления (1), блок фильтра нижних частот (10). В устройство введены подключенные к выходу блока АЦП (2)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491883
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.09.2013
№216.012.687b

Устройство для вентиляции воздуха

Изобретение относится к системам продувки и очистки воздуха от пылевых, бактериальных и химических загрязнений в производственных помещениях. Устройство содержит коронирующие электроды, которые установлены между осадительными электродами один за другим в одной плоскости параллельно осадительным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492394
Дата охранного документа: 10.09.2013
20.09.2013
№216.012.6d4c

Способ обнаружения квантовых точек и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области диагностики полупроводниковых структур нанометрового размера и может быть использовано для обнаружения и классификации квантовых точек. Сущность изобретения: в способе обнаружения квантовых точек, расположенных на диагностируемом образце, образец пошагово...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493631
Дата охранного документа: 20.09.2013
20.10.2013
№216.012.7736

Способ образования двумерного линейного электрического поля и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области электронной и ионной оптики и масс-спектрометрии, где используется движение заряженных частиц в статических и переменных двумерных линейных электрических полях, и может быть использовано для усовершенствования конструкций и технологий изготовления устройств...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496178
Дата охранного документа: 20.10.2013
+ добавить свой РИД