一种碲化铯光电阴极制造加工方法技术

本公开是关于一种碲化铯光电阴极制造加工方法，设计光电器件制造技术领域。所述碲化铯光电阴极制造加工方法包括：镀导电基底；在真空环境中使用磁控溅镀方式在所述导电基底上生长指定厚度的碲膜，得到第一阴极；将所述第一阴极置于设有铯化合物的真空环境中，采用预设光源照射所述第一阴极，通过电流加热方式蒸发铯，并监测所述第一阴极产生的光电流变化；当监测到所述第一阴极的产生的光电流达到最大值时，停止蒸发铯，得到碲化铯光电阴极。本发明专利技术提供的方法能够减少和缩短了碲化铯光电阴极生长的升温和降温过程，薄膜生长具有重复性好，控制水平高的特点，能够自动化、批量化生产。产。产。

【技术实现步骤摘要】
一种碲化铯光电阴极制造加工方法


[0001]本公开涉及光电器件制造
，尤其涉及一种碲化铯光电阴极制造加工方法。

技术介绍

[0002]光电阴极是光电发射探测器中使不同波长的各种辐射信号转换为电信号的核心器件，其中能够响应10nm～400nm波长光谱的光电阴极称为紫外光电阴极。
[0003]碲化铯光电阴极具有很高的量子效率，而且探测波长在190～350nm，为日盲区，因此其在近紫外波段的探测器中有很广泛的应用。
[0004]碲化铯光电阴极的结构由石英窗、导电基底膜、碲化铯光电薄膜构成，其制作方法一般是先制作导电基底，随后将导电基底装入超高真空系统，真空系统中预先已经安装碲、铯原材料，充分烘烤除气后降至室温，采用电流加热的方式对碲、铯做预蒸发，除去残留的气体，避免污染阴极，之后通过电流加热方式蒸发碲，厚度一般依靠经验进行控制，并调控电流，使导电基底上生长的碲膜能形成结构良好的膜层。之后，对系统加热升温，采用电加热方式蒸发铯，同时利用253.7nm的光源照射阴极面，并用微电流监控仪监测光电流变化，随铯的蒸发生长，光电流会不断增大，当光电流达到最大值时，停止加热铯，完成碲化铯光电阴极的制作过程。
[0005]目前，碲化铯的制造技术中烘烤除气、以及高真空条件下缓慢的升温、降温、过程占用了大量的工艺时间，碲膜的生长也较多地依靠经验来近似控制，难以满足自动化、批量生产的技术需要。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种碲化铯光电阴极制造加工方法，用于解决现有技术中碲化铯光电阴极制造工艺时间长且产品质量主要依靠人工经验的问题。本专利技术提供的技术方案如下：
[0007]根据本公开实施例的第一方面，提供一种碲化铯光电阴极制造加工方法，包括以下步骤：
[0008]镀导电基底；
[0009]在真空环境中使用磁控溅镀方式在所述导电基底上生长指定厚度的碲膜，得到第一阴极；
[0010]将所述第一阴极置于设有铯化合物的真空环境中，采用预设光源照射所述第一阴极，通过电流加热方式蒸发铯，并监测所述第一阴极产生的光电流变化；
[0011]当监测到所述第一阴极的产生的光电流达到最大值时，停止蒸发铯，得到碲化铯光电阴极。
[0012]本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0013]本专利技术利用工业成熟的薄膜生长技术替代碲化铯在高真空条件下的电流加热生
长，减少和缩短了碲化铯光电阴极生长的升温和降温过程，并且利用磁控溅射生长薄膜，具有重复性好，控制水平高的特点，使碲化铯光电阴极能够自动化、批量化生产，适应现代化生产的需要。
[0014]在一个实施例中，在所述镀导电基底之前，还包括靶材制作步骤：
[0015]使用纯度优于99.9999％的碲粉装入靶材压制模具中；
[0016]将所述靶材压制模具中的碲粉在超过10000psi的压力下压制成型，得到中间碲材；
[0017]将所述中间碲材在100℃～300℃的条件下真空退火4小时，得到碲靶。
[0018]在一个实施例中，所述在真空环境中使用磁控溅镀方式在所述导电基底上生长指定厚度的碲膜，得到第一阴极，包括：
[0019]将所述碲靶和导电基底安装于磁控溅镀反应腔内；
[0020]调整所述磁控溅镀反应腔内的真空度、温度和惰性气体参数至稳定的预设值；
[0021]在所述导电基底和所述碲靶之间设置挡板，随后为所述磁控溅镀反应腔接通直流电源，以所述碲靶为阴极，挡板为阳极，以所述惰性气体轰击所述碲靶，清洗所述碲靶表面污染；
[0022]去除所述挡板，为所述磁控溅镀反应腔接通射频电源，以所述碲靶为阴极，所述导电基底为阳极，在所述导电基底上生长碲膜直至膜厚达指定厚度时停止。
[0023]在一个实施例中，所述将所述碲靶和导电基底安装于磁控溅镀反应腔内，包括：
[0024]将所述碲靶安装于磁控溅镀反应腔内的靶位上，并将所述导电基底安装于磁控溅镀反应腔内的样品位上，且设置所述碲靶和导电基底相距5～20cm。
[0025]在一个实施例中，所述将所述碲靶安装于磁控溅镀反应腔内的靶位上，还包括：
[0026]在所述碲靶的背部垫入厚度为50～100μm铝箔片。
[0027]在一个实施例中，所述调整所述磁控溅镀反应腔内的真空度、温度和惰性气体参数至稳定的预设值，包括：
[0028]采用真空泵组对所述磁控溅镀反应腔抽真空，使得所述磁控溅镀反应腔内的真空度高于10
‑6Pa；
[0029]调整所述磁控溅镀反应腔内温度稳定于90℃；
[0030]将惰性气体通过低温液氮去除气体中的水分，保证水分分压低于本底压力的10％后，将所述惰性气体通入所述磁控溅镀反应腔内；
[0031]控制通入所述磁控溅镀反应腔内的惰性气体气体流量，使所述磁控溅镀反应腔内的真空度最终稳定在1～2Pa。
[0032]在一个实施例中，所述以所述惰性气体轰击所述碲靶，清洗所述碲靶表面污染的时长为1～3小时。
[0033]在一个实施例中，所述在所述导电基底上生长碲膜直至膜厚达指定厚度时停止，包括：
[0034]保持所述射频电源功率在10～20W，并控制以0.01～0.02nm/s的生长速率生长所述碲膜；
[0035]实时检测所述碲膜的膜厚；
[0036]当检测到膜厚达10～30nm时，关闭所述射频电源，停止向所述磁控溅镀反应腔内
通入所述惰性气体。
[0037]在一个实施例中，所述将所述第一阴极置于设有铯化合物的真空环境中，包括：
[0038]将所述第一阴极置于预先设置的激活腔内；
[0039]将所述激活腔内温度升温至130～150℃，并保持真空度优于10
‑6Pa。
[0040]在一个实施例中，所述镀导电基底，包括：
[0041]在石英窗上蒸镀一层厚度为1～5nm的镍铬合金，控制其在200～320nm波段的透过率超过80％。
[0042]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
[0043]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
[0044]图1为本专利技术提供的一种碲化铯光电阴极制造加工方法流程图；
[0045]图2为本专利技术实施提供的靶材制造方法流程图；
[0046]图3为步骤S2的具体实施方法流程图；
[0047]图4为步骤S22的具体实施方法流程图。
具体实施方式
[0048]这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碲化铯光电阴极制造加工方法，其特征在于，包括以下步骤：镀导电基底；在真空环境中使用磁控溅镀方式在所述导电基底上生长指定厚度的碲膜，得到第一阴极；将所述第一阴极置于设有铯化合物的真空环境中，采用预设光源照射所述第一阴极，通过电流加热方式蒸发铯，并监测所述第一阴极产生的光电流变化；当监测到所述第一阴极的产生的光电流达到最大值时，停止蒸发铯，得到碲化铯光电阴极。2.根据权利要求1所述的碲化铯光电阴极制造加工方法，其特征在于，在所述镀导电基底之前，还包括靶材制作步骤：使用纯度优于99.9999％的碲粉装入靶材压制模具中；将所述靶材压制模具中的碲粉在超过10000psi的压力下压制成型，得到中间碲材；将所述中间碲材在100℃～300℃的条件下真空退火4小时，得到碲靶。3.根据权利要求2所述的碲化铯光电阴极制造加工方法，其特征在于，所述在真空环境中使用磁控溅镀方式在所述导电基底上生长指定厚度的碲膜，得到第一阴极，包括：将所述碲靶和导电基底安装于磁控溅镀反应腔内；调整所述磁控溅镀反应腔内的真空度、温度和惰性气体参数至稳定的预设值；在所述导电基底和所述碲靶之间设置挡板，随后为所述磁控溅镀反应腔接通直流电源，以所述碲靶为阴极，挡板为阳极，以所述惰性气体轰击所述碲靶，清洗所述碲靶表面污染；去除所述挡板，为所述磁控溅镀反应腔接通射频电源，以所述碲靶为阴极，所述导电基底为阳极，在所述导电基底上生长碲膜直至膜厚达指定厚度时停止。4.根据权利要求3所述的碲化铯光电阴极制造加工方法，其特征在于，所述将所述碲靶和导电基底安装于磁控溅镀反应腔内，包括：将所述碲靶安装于磁控溅镀反应腔内的靶位上，并将所述导电基底安装于磁控溅镀反应腔内的样品位上，且设置所述碲靶和导电基底相距5～20cm。5.根据权利要求4所述的碲化铯光电阴极制造加工方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：李相鑫，豆西博，
申请(专利权)人：广东粤港澳大湾区硬科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：