中国空间科学技术

中国空间科学技术 ›› 2017, Vol. 37 ›› Issue (2): 48-53.doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2017.0032

• 二次电子发射特性 • 上一篇    下一篇

MPCVD法合成硼掺杂金刚石薄膜的次级发射性能

 李莉莉*, 丁明清, 高玉娟, 邵文生, 冯进军   

  1. 北京真空电子技术研究所微波电真空器件国家级重点实验室，北京100015
  • 收稿日期:2016-11-24 修回日期:2017-03-03 出版日期:2017-04-25 发布日期:2017-03-17
  • 作者简介:*通讯作者：李莉莉（1979-），女，高工，theuna@163.com，研究方向为碳材料的制备
  • 基金资助:

    微波电真空器件国家级重点实验室基金（9140C0505011006）

Secondaryelectronemissionpropertiesfromborondopeddiamondfilms

 LI  Li-Li*, DING  Ming-Qing, GAO  Yu-Juan, SHAO  Wen-Sheng, FENG  Jin-Jun   

  1. NationalKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonVacuumElectronics，Beijing VacuumElectronicsResearchInstitute，Beijing100015，China
  • Received:2016-11-24 Revised:2017-03-03 Published:2017-04-25 Online:2017-03-17

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摘要： 为解决电子倍增器、场发射阴极和粒子/光子探测器现有阴极材料次级发射系数低且发射不稳定的问题，对微波等离子体化学气相沉积（MicrowavePlasmaChemicalVaporDeposition，MPCVD）法结合H等离子体表面处理工艺制备的不同B2H6/CH4浓度的硼掺杂金刚石薄膜的次级发射能力进行了研究。样品表面扫描电子显微镜和拉曼光谱分析结果显示，硼掺杂金刚石膜表面形貌与未掺杂的金刚石膜相似，样品表面均为高纯度的金刚石相。将置于空气中数日且未经任何表面处理的硼掺杂金刚石样品进行次级电子发射性能测试，结果显示一次电子入射能量为1keV时，得到高达18.3的二次电子发射系数。试验证实这种具有高二次电子发射系数的硼掺杂金刚石膜，暴露空气中由于表面氧化会破坏其表面的负电子亲和势，而真空中加热会使表面重新恢复负电子亲和势，这种负电子亲和势的完整保留，提高了该材料次级发射的稳定性，在器件中具有重要的应用前景。

关键词: 硼掺杂金刚石, 微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）, 次级电子发射能力, 负电子亲和势（NEA）, 电子倍增器 子倍增器

Abstract: Thecathodematerialsusedinelectronmultiplier，fieldemission cathodeandparticle/photondetectorhavetheproblemoflowsecondaryelectronemissionyieldand unstableemission.Tosolvethisproblem， differentboronconcentrationdiamondfilmsbymicrowaveplasmachemicalvapordepositionwereprepared .ThesurfaceofB-dopeddiamondfilmwastreatedbyHydrogenplasma.Thesecondaryelectronemissi on（SEE）fromB-dopeddiamondfilmswasinvestigated. Thescanningelectronmicroscopy（SEM）andtheRamanspectrumanalysiswereusedtoexaminethepropertiesoftheB-dopeddiamondfilm. ThemaximumSEEyieldupto18.3at1keVprimarybeamenergywasfoundundertheconditionthatthesampleswereleftinairforweeksandsubjecttonotreatmentpriortothemeasurement.Oxidationtreatmentdestroysnegativeelectronaffinity（NEA）whereasheatingupinvacuumsubstantiallybringsbackNEA.B-dopeddiamondfilmisexpectedtobeusedinelectronmultiplier，fieldemissioncathodeandparticle/photondetector.

Key words: B-dopeddiamondfilms, microwaveplasmachemicalvapordeposition, secondaryelectronemission（SEE）yield, negativeelectronaffinity（NEA）, electronmultiplier