光电阴极与光电倍增管.ppt

知识回顾阴极，使阴极发射电子的方式？电子器件中发射电子的一极（电子源）知识回顾1.阴极，使阴极发射电子的方式？2.光电阴极能够产生光电发射效应的物体称为光电发射体(1)Ag-O-Cs：可见和近红外响应,0.42%(2)单碱锑化合物(PEA)：紫外和可见光区，20%-30%(3)多碱锑化合物(PEA)：紫外和可见光区+红外，20%(4)紫外光电阴极材料：日盲型，碲化铯，碘化铯C(5)负电子亲合能材料(NEA)金属：作为光电阴极材料，金属和半导体材料的优缺点？反射系数大、吸收系数小、碰撞损失能量大、逸出功大－－适应对紫外灵敏的光电探测器。半导体：光吸收系数大得多，散射能量损失小，量子效率比金属大得多－－光谱响应：可见光和近红外波段。第一种方式第二种方式使体内电子逸出的方法：增加电子能量削弱阻碍电子逸出的力阴极发射电子（第一种方式）1.增加电子能量克服表面势垒而逸出阴极加热T足够高部分电子获得足够能量（1）热电子发射（热阴极）金属半导体EΦ=E0-EF阴极发射电子（第一种方式）1.增加电子能量克服表面势垒而逸出阴极加热T足够高部分电子获得足够能量（1）热电子发射（热阴极）光辐射物体体内电子吸收光量子后逸出（2）光电子发射（光电阴极）阴极发射电子（第一种方式）光辐射物体体内电子吸收光量子后逸出（2）光电子发射（光电阴极）半导体光电子主要发射分三类：本征发射：价带电子?导带电子hνEC-EV杂质发射：杂质能级电子?导带电子hνΔEg自由载流子发射：自由载流子?导带电子忽略不计半导体光电子主要发射分三步：对光子的吸收电子向表面运动克服表面势垒而逸出阴极发射电子（第一种方式）1.增加电子能量克服表面势垒而逸出阴极加热T足够高部分电子获得足够能量（1）热电子发射（热阴极）光辐射物体体内电子吸收光量子后逸出（2）光电子发射（光电阴极）（3）次级电子发射（次级电子发射体）初始能量电子轰击物体体内电子获得能量逸出2.降低阻碍电子逸出的力（4）场致发射（场发射阴极）固体表面施加强电场削弱势垒体内部分电子通过隧道效应进入真空量子隧穿示意图IIIIII阴极发射电子（第二种方式）阴极的应用举例CRT（CathodeRayTube）和FED（FieldEmissionDisplay）阴极射线管（CRT）CRT（CathodeRayTube）和FED（FieldEmissionDisplay）索尼2010被视为继液晶、等离子、OLED之后的第四大平板显示技术场致发射显示器（FED）场发射阵列制作过程MoSiO2GlassMoSi3.2外光电效应金属或半导体受光照时，如果入射的光子能量hν足够大，它和物质中的电子相互作用，使电子从材料表面逸出的现象，也称为外光电效应。它是真空光电器件光电阴极的物理基础。当照射到光阴极上的入射光频率或频谱成分不变时，饱和光电流（即单位时间内发射的光电子数目）与入射光强度成正比：01Φe：光强Se：该阴极02光电发射第一定律——斯托列托夫定律03光电发射第二定律——爱因斯坦定律光电子的最大动能与入射光的频率成正比，而与入、射光强度无关：Emax：光电子的最大初动能。h：普朗克常数。ν0：产生光电发射的极限频率，频率阈值。W：金属电子的逸出功（从材料表面逸出时所需的最低能量），单位eV，与材料有关的常数，也称功函数。Emax=(1/2)mυ2max=hν-hν0=hν-W入射光子的能量至少要等于逸出功时，才能发生光电发射。波长阈值：?hνW??hc/λW?λhc/W=1.24/A??????????????λ=1.24/W(μm)当入射光波长大于λ时，不论光强如何，以及照射时间多长，都不会有光电子产生。要用红外光（λ0.76μm）发射电子，必须寻求低于（？）的低能阈值材料。1.63eV图光电子最大动能与入射光频率的关系νν0Wmax0(1/2)mυ2max=hν-hν0=hν-W为什么会弯曲？3.3光电阴极能够产生光电发射效应的物体称为光电发射体，光电发射体在光电器件中