Фотокатод

Катод электровакуумного прибора, эмиттирующий электроны под действием света (см. Фотоэлектронная эмиссия). Для изготовления Ф. обычно используют вещества на основе соединений элементов I группы периодической системы Менделеева с элементами V или VI группы. Наибольшее распространение получили следующие Ф.: кислородно-серебряно-цезиевые (состоят из Cs₂O с примесью свободного Cs и вкраплениями чистого Ag); сурьмяно-цезиевые (Cs₃Sb); многощелочные Ф. (состоят из соединений Sb с Cs и Sb с К и Na). Вещество наносят в виде мономолекулярного слоя на металлическую или стеклянную пластинку (подложку). Ф. бывают непрозрачные (они освещаются со стороны вакуума) и полупрозрачные (освещаются со стороны подложки).

Основной параметр, характеризующий эффективность Ф., – интегральная чувствительность (ИЧ), равная отношению фототока к вызывающему его световому потоку. Например, у непрозрачных кислородно-серебряно-цезиевых и сурьмяно-цезиевых Ф. ИЧ составляет 100–120 мка/лм; у непрозрачных многощелочных Ф. ИЧ достигает 1000 мка/мл, у полупрозрачных – 600 мка/лм.

В 60-х гг. 20 в. разработаны Ф. нового типа, получившие название Ф. с отрицательным электронным сродством (см. Сродство к электрону). К ним относятся Ф., выполненные на основе соединений типа A^III B^V например Ga As (чувствительные к видимому свету), InAsP и InGaAs (чувствительные к видимому свету и инфракрасному излучению с длиной волны до 1,5 мкм).ИЧ непрозрачных Ф. нового типа достигает 1500 мка/лм и более. ИЧ полупрозрачных новых Ф. сравнительно невелика. Так, у Ф. с толщиной плёнки 1–2 мкм из GaAs ИЧ не превышает 400 мка/лм, т. е. меньше, чем у полупрозрачных многощелочных Ф. Технология изготовления Ф. нового типа значительно сложнее, чем обычных, поэтому Ф. с отрицательным электронным сродством ещё не получили широкого распространения.

Лит. см. при ст. Фотоэлектронная эмиссия.

П. В. Тимофеев.

photoelectric cathode, photoemissive cathode, photoemitter cathode, photocathode, photoemitter

ФОТОКАТОД

катод фотоэлектронных приборов, эмиттирующий эл-ны под действием электромагн. излучения УФ, видимого и ИК диапазонов (см. ФОТОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ). Ф. представляет собой пластинку или (чаще) тонкую плёнку фотоэмиссионного материала на непрозрачной или прозрачной подложке; в первом случае Ф. освещается с фронтальной стороны, во втором — он полупрозрачен и освещается со стороны подложки. Основные параметры Ф.: интегральная чувствительность (отношение фототока в мкА к падающему световому потоку в лм от стандартного источника излучения), спектральная чувствительность S? на длине волны? в мА/Вт или квантовый выход Y=1,24S?/?, равный отношению числа эмиттированных электронов к числу падающих квантов излучения. Спектральная характеристика Ф. S? (?) ограничена со стороны длинных волн порогом фотоэффекта?0 и имеет вид кривой с максимумом на длине волны?м. Кроме того, Ф. характеризуется плотностью темнового тока, создаваемого термоэлектронной эмиссией.

Спектральные характеристики квантового выхода Y основных типов фотокатодов (сплошные линии) и 3-х типов фотокатодов с отрицательным электронным сродством (пунктир), представляющих собой эпитаксиальные плёнки сильно легированных акцепторами полупроводников типа АIIIВV, активированные монослоем Cs или Cs,O; 1) CsTe; 2) Cs3Sb; 3) K2CsSb; 4) Na2KSb; 5) Na2KSb—Cs; в) Bi—Ag—О—Cs; 7) Ag—O—Cs; 8) ОЭС-Ф на основе GaAsP—Cs; 9) GaAs—Cs, O; 10) InGaAsP—Cs, O.

Применяются след. типы Ф.: Cs2Te и RbTe, чувствительные в ближнем УФ диапазоне и нечувствит. в видимой обл. (рис.); сурьмяно-цезиевый Ф. (Cs3Sb) и бищелочные Ф. (Na2 KSb, K2CsSb), чувствительные в коротковолновой части видимого спектра с?=600 —650 нм; многощелочной Ф. (Na2KSb — Cs), чувствительный во всём видимом диапазоне и ближней ИК области спектра (?м=500 нм,?0=900—940 нм); серебряно-кислородно-цезиевый Ф. (Ag—О—Cs), обладающий наиболее протяжённой в ИК область спектра спектральной характеристикой (?0»1,2—1,5 мкм), но невысокой чувствительностью и сравнительно большим темновым током.

Т. н. Ф. с отрицательным сродством к электрону характеризуются значительно более высокой и равномерной чувствительностью с порогом?0, зависящим от состава и достигающим 1,7 мкм, а также низким уровнем темнового тока, но более сложной технологией (сверхвысокий вакуум, эпитаксия, высокочистые исходные материалы и меньшей стабильностью.

холодный катод, эмитирующий электроны в вакуум под действием оптич. излучения (см. Фотоэффект внешний). Применяется гл. обр. в фотоэлектронных приборах. Эффективные Ф., чувствит. в видимой области спектра, обычно представляют собой полупрозрачные или непрозрачные ПП слои с дырочной проводимостью. Наибольшее распространение получили сурьмяно-цезиевые и многощелочные Ф. Их интегральная чувствительность S (отношение фототока к падающему на Ф. световому потоку) - до неск. сотен мкА/лм. Применяются кислородно-серебряно-цезиевые Ф., чувствит. в ИК области спектра, являющиеся ПП с электронной проводимостью. S таких Ф. 40 - 60 мкА/лм. Разработаны т. н. Ф. с электронным сродством (выполнены на основе соединений A^IIIB^V); у Ф. на арсениде галлия, чувствит. к видимому свету, S - до 2000 мкА/лм.

ФОТОКАТОД — электрод электровакуумных фотоэлектронных приборов (фотоэлементов, передающих электронно-лучевых трубок и др.), испускающий поток электронов под действием падающего на него электромагнитного излучения (ультрафиолетового, видимого и инфракрасного диапазонов).