¿Qué es un fotocátodo de afinidad electrónica negativa?

Los materiales NEA se pueden formar mediante procesos especiales, como recubrir una fina capa de CsO2 sobre la superficie de silicio tipo P fuertemente dopado. La afinidad electrónica negativa se refiere a la afinidad electrónica efectiva en el cuerpo, no a la afinidad electrónica de la superficie. Los estados electrónicos en las superficies de los emisores NEA y los emisores fotoeléctricos convencionales son similares. La energía de los electrones en la parte inferior de la banda de conducción es menor que el nivel de energía del vacío y la diferencia es Ea. Sin embargo, la energía de los electrones en los dos cuerpos es diferente. La energía de los electrones en la parte inferior de la banda de conducción de los emisores NEA es mayor que el nivel de energía del vacío, mientras que la afinidad electrónica de los emisores convencionales sigue siendo positiva.

La eficiencia cuántica del cátodo NEA es superior a la del cátodo de afinidad de positrones, lo que puede analizarse a partir de su proceso de emisión fotoeléctrica. Los electrones en la banda de valencia absorben la energía de los fotones, saltan por encima del fondo de la banda de conducción y se convierten en electrones calientes (electrones cuya energía electrónica excitada excede el fondo de la banda de conducción). En el proceso de movimiento hacia la superficie, se produce una pérdida de energía debido a la colisión y la dispersión, por lo que rápidamente cae al fondo de la banda de conducción y se convierte en un electrón frío (la energía es exactamente igual a la del electrón en la parte inferior de la banda de conducción). ). La vida media de los electrones calientes es muy corta, entre 10-14 y 10-12 s. Si puede moverse a la interfaz de vacío en un período de tiempo tan corto, naturalmente puede escapar. Sin embargo, la profundidad de escape de los electrones calientes es sólo de unas pocas decenas de nanómetros, y la mayoría de los electrones no tienen tiempo de alcanzar la interfaz de vacío antes de caer al fondo de la banda de conducción y convertirse en electrones fríos. La vida media de los electrones fríos es relativamente larga, alrededor de 10-9~10-8s, y su profundidad de escape puede alcanzar los 1.000 nanómetros. Debido a que la energía de los electrones fríos en el cuerpo es aún mayor que el nivel de energía del vacío, pueden escapar fácilmente cuando se mueven a la interfaz del vacío. Por tanto, la eficiencia cuántica del NEA es mucho mayor que la de los emisores convencionales.