Файл: Соммер А. Фото-эмиссионные материалы.pdf

поскольку оценка работы невозможна, пока основной эмиссионный процесс в Ag-0-Cs фотокатоде не понят до конца.

7-6. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

В предыдущих главах отмечалось, что исследования электрических и оптических свойств фотокатодов приво­ дят к лучшему пониманию фотоэмиссионного процесса из однородных полупроводниковых материалов, например антимонидов щелочных металлов. В отличие от этого аналогичные измерения Ag-0-Cs могут дать лишь весьма ограниченную информацию. Это вызвано двумя причи­ нами: во-первых, из-за присутствия элементарного се­ ребра проводимость материала настолько высока, что не

риал неоднороден и состоит по крайней мере из двух различных химических веществ — серебра и окиси цезия (Cs2 0). Вследствие этого любые оптические, электриче­ ские и другие измерения трудно интерпретировать, по­ скольку часто неизвестен относительный вклад отдель­ ных компонентов.

Термоэлектронная эмиссия. Термоэлектронная эмиссия Ag-0-Cs фотокатода превышает термоэлектронную эмис­ сию любого другого материала. Величина термоэмиссии

тронную работу выхода Ag-0-Cs из измерений темпера­ турной зависимости термоэмиссии. Полученные значения

ществуют небольшие участки катода, обладающие зна­ чительно меньшей работой выхода ~0,4 эв. Хотя ис­ пользованный метод определения этой величины пред­ ставляется несколько сомнительным, предположение о существовании областей с разной работой выхода ка­ чественно согласуется с результатами других экспери­ ментов, свидетельствующих о неоднородности поверхно­ сти катода. В частности, существует несколько экспери­ ментальных фактов, которые показывают, что области

с низкой работой выхода обусловливают фотоэмисситб вблизи порога. Эти факты состоят в следующем:

1. Заключительный процесс нанесения серебра, кото­ рый, как уже отмечалось, смещает порог фотоэмиссии в сторону более коротких волн, вызывает также резкое падение термоэлектронной эмиссии.

2.При добавлении серебра к окиси цезия чувстви­ тельность в инфракрасной области спектра быстро уве­ личивается, после того как содержание серебра дости­ гает определенной величины (рис. 42). Этот быстрый рост чувствительности сопровождается резким увеличе­ нием термоэлектронной эмиссии.

3.При поверхностном окислении первоначальное сме­ щение порога фотоэмиссии в более длинноволновую об­ ласть спектра сопровождается также ростом термоэлек­ тронной эмиссии.

4.Аномальные вольт-амперные характеристики, на­ блюдаемые при измерениях методом задерживающего потенциала (см. § 7-5), объяснялись Соболевой [Л. 188] влиянием областей с пониженной работой выхода. Собо­ лева наблюдала такое же медленное насыщение вольтамперных характеристик и в случае термоэлектронной эмиссии из этих катодов.

5.Термоэлектронная эмиссия при уменьшении рабо­ ты выхода столь резко увеличивается, что даже очень

маленькие области с низкой работой выхода дают замет­ ный вклад в полный термоток с Ag-0-Cs фотокатода.

в том, что фотокатоды могут иметь одинаковую фото­ эмиссию и в то же время сильно отличаться по величине термоэмиссии, не противоречит утверждению о тесной связи между термоэлектронной работой выхода и поро­ гом фотоэффекта.

Электропроводность. Температурная зависимость про­ водимости тонких Ag-0-Cs фотокатодов измерялась ря­ дом авторов, в том числе Харпером и Чойком [Л. 112] и Дейви [Л. 191]. Однако, как уже отмечалось, результаты этих измерений трудно интерпретировать вследствие не­ однородности материала. Если принять, что серебро при­ сутствует в виде изолированных частиц, проводимость должна сильно зависеть от контакта между этими ча­ стицами; следовательно, трудно установить какие-либо соотношения между проводимостью и фотоэмиссией.

[Л. 174j, измерили поглощение света и фотоэмиссию этих двух материалов порознь.

1. Оптические свойства серебра. Как уже отмечалось, оптические измерения на тонких серебряных пленках

пленок серебра максимум поглощения в этих пленках сдвигается в более длинноволновую область. Таким об­ разом, различие в положении максимумов поглощения в пленках Ag и Ag-0-Cs является, по-видимому, реаль­ ным. Это не удивительно, поскольку нет причин, почему частицы серебра в Ag-O-Cs фотокатоде и в пленках чи-

стого серебра должны быть тождественными. Следует отметить, что в то время, как кривые поглощения в ви­ димой области спектра меняются от образца к образцу,

о

минимум поглощения вблизи 3 200 А, который типичен для серебра, четко заметен на характеристиках Ag-0-Cs фотокатода.

2. Оптические свойства Cs2 0. Спектральные характе­ ристики оптического поглощения Cs2 0, полученные Борзяком из измерений пропуска­ ния, т. е. без коррекции на от­ ражение, приведены нарис. 49.

Из формы приведенной кривой Борзяк сделал вывод, что Cs2 0 является полупроводни­ ком с шириной запрещенной зоны около 2 эв. В отношении абсолютной величины погло* щения (рис. 49) необходимо сделать одно существенное за­ мечание. Величина поглоще-

Cs2 0 были по крайней мере в 10 раз более толстыми, чем пленки, используемые в Ag-O-Cs фотокатодах. Следова­

спектра. Для того чтобы уменьшить работу выхода се­ ребра и, таким образом, получить фоточувствительность в более длинноволновой области спектра, они обрабаты­ вали серебряные пленки в парах Cs. При этом они про­ верили, что обработка цезием не изменяет оптических свойств серебра. Типичная спектральная характеристика фотоэмисоии из таких пленок приведена на рис. 50. На этой кривой имеют смысл только величины длин волн, соответствующие положениям максимума и минимума, поскольку абсолютные значения фотоэмиссии очень силь-

8* 115