ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 18.06.2024
Просмотров: 110
Скачиваний: 1
но зависят от толщины и структуры пленки. Важно от-
о
метить, что минимум фотоэмиссии вблизи 3 200 А совпа дает с минимумом поглощения (рис. 48), но максимум
о |
в значительно более коротковол |
||
(3 500 А) расположен |
|||
новой области, чем максимум поглощения. |
|||
4. Фотоэмиссионные |
свойства |
Cs2 0. |
Борзяк и др. из |
мерили также фотоэмиссию из |
Cs2 0 |
и получили спек- |
|
Рис. 50. Спектральная ха |
|
|
|
рактеристика |
фотоэмисспи |
Рис. |
51. Спектраль- |
из серебряных пленок с по- |
пая |
характеристика |
|
верхностным |
слоем цезия |
фотоэмисспи из Cs?0 |
|
[Л. |
177]. |
|
[Л. 177]. |
тральную характеристику, приведенную на рис. 51. Из этой характеристики следует, что порог фотоэмиссии ра вен 3 эв. Используя эту величину в комбинации со зна чением ширины запрещенной зоны {Eg=2 эв), Борзяк получил для электронного сродства величину Еа=\ эв.
Фотоэмиссионные измерения Cs2 0 следует рассмат ривать как предварительные, поскольку они были выпол нены на материале, который, по-видимому, содержал не большой стехиометрический избыток элементарного це зия. Причина этого состоит в том, что Cs2 0 не может быть синтезирован в чистом виде1 , а получается вос становлением перекиси цезия в парах Cs или уменьше нием содержания цезия в недокиси Cs путем ее нагрева-
1 Недавно была разработана методика изготовления Cs2 0 путем последовательного нанесения и окисления тонких слоев Cs (моноатомиых или тоньше) в сверхвысоком вакууме. Эта методика подроб но описана в [Л. 153*]. В этой же работе описаны оптические и эмиссионные свойства Cs2 0. (Прим. перев.)
иия. Избыток Cs, |
по-видимому, не влияет на оптические |
|
свойства Cs2 0, но может |
существенно изменить величи |
|
ну фотоэмиссии, |
особенно |
вблизи длинноволновой гра |
ни цы. |
|
|
7-7. ИНТЕРПРЕТАЦИЯ СВОЙСТВ Agf-0-Cs ФОТОКАТОДА
В течение первых 25 лет после открытия Ag-0-Cs фо токатода большинство исследователей предполагало, что чувствительность фотокатода в инфракрасной области спектра определяется поверхностным эффектом и тем или иным способом связана с адсорбцией свободного Cs на окиси цезия. В этой схеме роль серебра была непо нятна, особенно после того, как было опровергнуто пред положение о том, что серебро необходимо для обеспече ния проводимости слоя, а также в связи с его оптиче скими свойствами (высокое отражение). Другая теория, в которой предполагалось, что серебро играет роль при меси в полупроводниковом материале (окиси цезия), также кажется несостоятельной, поскольку термин при месь не подходит для составной части, представляющей 50% или более от всего материала. Кроме того, кванто вый выход фотоэмиссии в длинноволновой области спек тра слишком велик для того, чтобы его можно было объ яснить примесным фотоэффектом. •
Новый и более перспективный подход был предложен Борзяком и его сотрудниками, которые предположили, что чувствительность фотокатода в ультрафиолетовой об ласти спектра определяется окисью цезия, а для фото эмиссии в инфракрасной области существенно наличие серебра. Рассмотрим доказательства, подтверждающие эту теорию, и обсудим возможные механизмы фотоэмиссии в длинноволновой области спектра (см. [Д. 192]).
Роль Cs2 0. Из оптических и фотоэлектрических харак теристик Cs2 0 можно сделать следующие выводы о роли окиси цезия в Ag-0-Cs фотокатоде.
1. Порог фотоэмиссии Cs2 0 составляет 3 эв. Поэтому Cs2 0 не может служить источником электронов в обла-
сти спектра |
о |
выше 4 000 А, т. е. в видимой и инфракрас |
|
ной областях |
спектра. |
2. Резкое |
увеличение квантового выхода в области |
о
длин волн короче 3 000 А (рис. 51) объясняется началом фотоэмиссии из валентной зоны Cs2 0. Когда энергия фотонов более чем на 1 эв превышает порог фотоэмис-
сии, из CsoO квантовый выход достигает 10—20%, что соответствует значениям квантового выхода, полученным для других полупроводников, таких, как антимониды ще. лочных металлов.
3. Как отмечалось, количество окиси цезия, обычно
содержащееся |
в Ag-0-Cs фотокатоде, настолько |
мало, |
что в области |
о |
лишь |
3 ООО—4 ООО А в ней поглощается |
незначительная часть падающего света. Квантовый вы ход фотоэмиссии, рассчитанный на поглощенный свет, в этой области невысок, поскольку эта область спектра близка к порогу фотоэмиссии из Cs^O. В результате это го квантовый выход, рассчитанный на падающий свет, должен быть чрезвычайно мал. Этот вывод важен для дальнейшей дискуссии.
4. Асао [Л. 174], так же как и Борзяк со своими со трудниками [Л. 177], наблюдал, что квантовый выход
о
в области длин волн короче 3 000 А уменьшается при добавлении серебра в окись цезия. Качественно этот эф фект легко объяснить. В то время как Cs2 0 в этой спек тральной области представляет собой эффективный фото катод, квантовый выход серебра, по-видимому, не велик. Поэтому общий квантовый выход должен уменьшаться, если увеличивается доля света, поглощаемого в серебре (даже если не учитывать возможные потери из-за уве личения оптического отражения).
Таким образом, окись цезия, содержащая, вероятно, стехиометрический избыток Cs, не только не обладает фоточувствительностыо в области длин волн выше
•
4 000 А, но |
в Ag-O-Cs |
фотокатоде не |
дает заметного |
||
вклада в фотоэмиссию |
в области спектра |
между |
3 000 и |
||
о |
|
|
|
|
|
4 000 А. В то же время |
она определяет высокий |
кванто |
|||
вый выход Ag-O-Cs фотокатода |
в области длин волн ко |
||||
роче 3000 А. |
|
|
|
|
|
Роль Ag |
в области |
спектра |
с длинами волн |
короче |
|
о |
|
|
|
|
|
4 000 А. Как только что было установлено, в области длин волн меньше 3 000 А присутствие серебра уменьшает квантовый выход Ag-O-Cs фотокатода. Для выяснения
роли серебра |
в области |
от 3 000 до 4 000 А |
необходимо |
|
рассмотреть |
результаты |
следующих |
экспериментов. |
|
Сравнение рис. 40 и |
50 с рис. |
48 ясно |
показывает |
|
корреляцию |
между минимумом поглощения |
света в тон- |
||
118 |
|
|
|
|
кіїх серебряных пленках вблизи 3 200 Л и минимумом фотоэмиссии из серебра и из Ag-O-Cs. С другой сторо ны, максимум фотоэмиссии из серебра и из Ag-0-Cs фо токатода лежит в значительно более коротковолновой области, чем максимум поглощения серебра. Максимум
фотоэмиссии Ag-0-Cs вблизи 3 500 Л, по-видимому, до
статочно |
хорошо воспроизводится и наблюдался как |
в первых |
работах [Л. 193], так и в более поздних иссле |
дованиях [Л. 192].
Какая бы ни была причина возникновения максимума
о
фотоэмиссии при 3 500 А, важно подчеркнуть, что этот максимум одинаков для Ag-O-Cs и для серебра. Отсюда следует, что фотоэмиссия из Ag-O-Cs в области от 3 000
|
о |
|
|
|
до 4 |
000 А связана |
с Ag, а не с Cs2 0. Это |
согласуется |
|
со сделанным ранее выводом, что квантовый |
выход фо |
|||
тоэмиссии из Cs2 0 |
в этой |
спектральной области должен |
||
быть |
очень мал. Следует |
также подчеркнуть, |
что резкое |
|
|
|
|
|
о |
увеличение фотоэмиссии в интервале от 4 000 до 3 500 А не может быть связано с началом фотоэмиссии из Cs2 0, поскольку фотоэмиссия из Cs2 0 должна была бы про должать увеличиваться при дальнейшем уменьшении
о
длины волны ниже 3 500 А. Вместо этого на опыте на блюдается резкое падение фотоэмиссии.
Косвенное доказательство роли Ag в области спектра
о
от 3 000 до 4 000 А было также получено из эксперимен тов, в которых серебро заменялось другими металлами. Спектральные характеристики фотокатодов, состав ко торых соответствовал формулам Pd-O-Cs, Ni-O-Cs и Cu-O-Cs, не обнаруживали никакой структуры в области
о
3 000—4 000 А ни для поглощения света, ни для фото эмиссии. Если бы структура спектральных характери стик в этой области была бы хотя бы частично связана с Cs2 0, она бы сохранялась и в этих материалах.
Таким образом, можно считать установленным, что чувствительность Ag-O-Cs фотокатода в области спектра
о
3 000—4 000 А связана с поглощением света и возбужде нием фотоэлектронов в элементарном серебре.
о
Роль Ag в области длин волн больше 4 000 А. Из пред шествующей дискуссии ясно, что фоточувствительность Ag-O-Cs в длинноволновой области должна быть связа-
