В.В. Бакин, С.А. Рожков, К.В. Торопецкий, Д.В.Горшков, А.А. Сапожник, Г.Э. Шайблер, С.Н. Косолобов, А.С. Терехов, П.А. Сысоев

Впервые изучено распределение Ne(ε,θ) фотоэлектронов, эмитированных из р-GaN-(Cs,O)-фотокатода с эффективным отрицательным электронным сродством, в зависимости от их полной энергии ε и полярного угла эмиссии θ. Для экспериментального определения Ne(ε,θ) использовалась методика, основанная на математической обработке измеренных зависимостей фототока от напряжённостей скрещенных однородных электрического и магнитного полей. Для измерений фототока использовался планарный вакуумный фотодиод с полупрозрачным GaN-(Cs,O)-

Рис. Распределения по полной энергии и углу.

фотокатодом с высокой квантовой эффективностью (~ 18%) и однородными работами выхода фотокатода и анода, изготовленный из немагнитных материалов. Фотоэлектроны возбуждались фотонами с энергией 3.5 эВ, примерно равной ширине запрещённой зоны GaN. Полученное таким образом распределение Ne(ε) показано на рисунке. Из рисунка следует, что распределение фотоэлектронов представляет собой ассиметричный "колокол" с максимумом вблизи энергии, соответствующей энергетическому положению ε_cb дна зоны проводимости в объеме активного слоя фотокатода и указанному на рисунке вертикальной стрелкой. Видно, что при незначительном превышении уровня вакуума вероятность эмиссии электронов мала, но сверхлинейно увеличивается с увеличением кинетической энергии. При энергиях в окрестности ε_cb распределение Ne(ε) достигает максимума, а затем начинает уменьшаться из-за снижения числа электронов с энергиями выше дна зоны проводимости. Высокоэнергетическое крыло распределения Ne(ε) удовлетворительно описывается экспоненциальной зависимостью с характеристической энергией kT^*≈100 мэВ. Распределения Ne(θ), построенные в полярных координатах для различных значений ε показаны в нижней части рисунка. Из рисунка следует, что распределения Ne(θ) радикально изменяются с увеличением энергии: фотоэлектроны с ε вблизи ε_vac эмитируются, в основном, под малыми углами к поверхности, но с увеличением ε распределения Ne(θ) "вытягиваются" вдоль нормали.