Fabrication of alkali halide UV photocathodes by pulsed laser deposition

Recent Progress in Research on CsI Thin Film Photocathodes

“…Hoedlmoser 等 [23] 认为, 薄膜中水分子的存在降低了 CsI 的扩散激活能, 使得扩散加速, 从而使颗粒长大, 笔者 进一步认为水在颗粒间界的"短路扩散"效应在颗粒 的生长中起了重要作用 [49] 。对于极端潮湿空气中 CsI 薄膜表面变为乳白色的原因, Tremsin 等 [48] 认为是 CsI 颗粒团聚以及大量基底暴露所造成, Xie 等 [6] 认为可能 是 CsOH 溶解于水中所造成。 刚制备的 CsI 薄膜光阴极的 QE 并不理想, 经真 空退火处理后, QE 有一定程度的上升并能减缓在空 气中的老化, 对于有限度暴露空气造成的 QE 下降, 也可通过真空退火进行恢复, 而在极端潮湿环境中 造成的 QE 下降却不可能恢复 [52] 。 尽管研究众多, 但 人们对于真空退火法的原理还存在争议。Boutboul 等 [53] 的实验结果表明退火并未增加 CsI 薄膜中二次 电子的逃逸长度, 认为 QE 的上升源于薄膜表面电 子的发射性能的增强, 另一些研究者 [34,54] 认为电子 传输性质的改变也应考虑在内。Hoedlmoser 等 [23] 认为退火导致的 QE 上升是 CsI 薄膜结构变化与脱 水共同作用的结果: 刚制备的 CsI 薄膜中含有水分 (即使在 10 -5 Pa 的真空度下), 真空退火使水分从薄 膜内部扩散到表面并挥发, 在这个过程中薄膜结构 发生了变化(颗粒长大), 表面吸附的水分也被除去。 而 Buzulutskov 等 [12][13][14][15][16][17][18][19][20][21][22] [55] 。 一些研究 发现, 在热蒸发时给基底加上负的偏压, 能够制备出 更不容易受潮的 CsI 光阴极, 原因为薄膜表面有更多 的 I -离子, 倾向与水分子中 OH 共价键的 H 端形成偶 极层, 使电子亲和势下降 [37,43] 。有研究表明相比于慢 的蒸发速率, 较快的蒸发速率制备的 CsI 薄膜更不容 易受潮, 但并未给出明确的解释 [56][57]…”

“…对 CsI 光阴极提出了越来越高的要求。多个研究小 组探索发展了 CsI 薄膜光阴极的制备方法, 研究了 薄膜结构、表面状态、基底结构等因素对 QE 的影 响, 并对光阴极老化机制和防护方法进行了探讨。 然而, 众多研究者 [6][7][8][9][10][11][12][13] [3,[14][15] 。Schyns [16] 及 Xie [6,17] 等的研究表明, 这两 种方法制备的 CsI 光阴极 QE 相差不大, 但电子束蒸 发法制备的薄膜颗粒较小、结构更致密, 在空气中 具有较好的稳定性。近年来, 人们探索了离子束溅 射法和激光等离子体沉积法等方法。2005 年, Nitti 等 [18][19] 首次采用离子束溅射法在抛光石英基底上制 备了 100 nm 的 CsI 光阴极, 导电层为 Ti/Au, 采用不 同溅射能量得到的薄膜表面 Cs/I 元素比例不同, 相 比于真空热蒸发法, 得到的薄膜更致密、粗糙度更 小, 但 QE 值却相对较低, 他们将原因归因于表面 发射面积的降低。2011 年, Fairchild 等 [20] 采用激光 脉冲沉积法(PLD)在 Si 基底上制备了 CsI 薄膜, 薄膜 中存在 Cs 2 O 及 CsIO 3 等杂相。 2012 年, Brendel 等 [21] 采用 PLD 法制备了 CsI 光阴极, QE 值与热蒸发法相 近, 采用激光束扫描发现, PLD 法制备的光阴极光电 发射均匀性变化在 20%以内, 而热蒸发法制备的 CsI 薄膜变化达到了 100%, 另外, 与基底的附着力以及 在空气中的稳定性都要优于热蒸发法, 他们指出 [7,22] 并未发现 真空度的提高对 QE 有明显的影响, 但 Hoedlmoser 等 [23] 认为, 真空系统中(真空度大于 10 -5 Pa)残余水分 [24] 和 Tremsin [7] 等指出环境清洁度及 CsI 源纯度的不同可 能是一些研究者得到不同甚至矛盾实验结果的原 因。Friese 等 [25] 的研究结果表明, 不充分清洁的基 底可能会使 QE 下降 30%。…”

Ablation of single-crystalline cesium iodide by extreme ultraviolet capillary-discharge laser

“…In the past, attempts have been made to ablate CsI to prepare thin fi lms by pulsed laser deposition (PLD) [1] with conventional, long-wavelength Ablation of single-crystalline cesium iodide by extreme ultraviolet capillary-discharge laser lasers [2,3]. There are at least two strong sources of motivation for coating a chosen substrate with CsI.…”

“…The absorption of short-wavelength radiation occurs due to an atomic photoeffect. The absorption is strong because CsI is composed of heavy elements and has a relatively high density, i.e., 4.51 g/cm 3 .…”