|
14.03.2002
11:33 |
Перспективный материал для ночных прицелов - моносульфид редких земель Фотоэмиттеры с
отрицательным электронным сродством (ОЭС) -
одно из важнейших (с военно-прикладной
точки зрения) применений полупроводников
[1]. Эффект ОЭС достигается нанесением на
поверхность полупроводника с дырочным
типом проводимости специального очень
тонкого покрытия, работа выхода из которого
много меньше, чем из самого полупроводника.
Например, достаточно нанести на
поверхность p-Si(100)
монослой из атомов цезия и энергия дна зоны
проводимости в объёме кристалла окажется
выше уровня вакуума на поверхности - это и
будет ОЭС. В такой ситуации
фотовозбуждённые электроны с охотой
покидают полупроводник и вылетают в вакуум,
если, конечно, они: а) не погибнут по дороге к
поверхности (встретив на своём пути
ненасытную дырку); и б) не отразятся от
границы раздела полупроводник/активирующее
покрытие. К несчастью, и то, и другое всегда
имеет место быть.
Тем не менее, по
величине внешнего квантового выхода в
интересной для ночных охотников
инфракрасной области спектра (λ>0.8мкм) у
фотокатодов с ОЭС просто нет конкурентов.
Чаще всего, ОЭС покрытие - это цезий+кислород.
Кислород иногда заменяют на фтор,
получается тоже неплохо. И всё же тонкое
аморфное покрытие, состоящее из летучих
веществ, довольно капризно. И разработчики,
и изготовители этого популярного прибора
давно пытаются заменить его на более
прочную монокристаллическую плёнку. К тому
же, цена современного прибора ночного
видения, использующего цезиевое покрытие,
сравнима со стоимостью среднего автомобиля.
В
этой ситуации на сцене появляются
соединения редкоземельных металлов с
халькогенами (серой, селеном или теллуром).
Несмотря на простоту кристаллической
структуры монохалькогенидов (типа
поваренной соли), межатомная связь у них
удивительно прочная: температура плавления
моносульфидов, например, почти всегда выше
20000С. По своим электронным свойствам
это типичные металлы, но с удивительно
малой работой выхода (<1.5эВ). Поэтому, если,
например, на поверхности p+-InP(100) эпитаксиально вырастить 2-3
монослоя моносульфида лантана (LaS),
то, как показывают недавно опубликованные
расчёты [2], получится структура с ОЭС.
Дополнительная удача - у этой пары близкие
постоянные решетки: для InP
- 5.869Å, для LaS - 5.854Å.
Аналогичный эффект ожидается и в
гетеропаре NdS/GaAs. Для
производителей приборов ночного видения
это хорошая новость. И стимул для
постановки соответствующих НИР, ОКР и, в
конечном счёте, для выпуска изделий, в
которых так нуждается, в частности, любой
спецназ.
С.Чикичев
(ИФП СО РАН)
1.
J.S.Escher. NEA semiconductor
photoemitters. Semiconductors and Semimetals, 1981, 15, pp.195-300
2.
O.Eriksson, M.Cahay, J.M.Wills. Negative electron affinity material: LaS
on InP. Phys. Rev. B, 2002, 65, paper
033304
PERST
add red. lenty
Выскажите свое мнение на:
|
