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驱动激光对砷化镓阴极材料的损伤阈值

童靖垒 赵苏宇 潘清 肖德鑫 吴岱 黎明

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驱动激光对砷化镓阴极材料的损伤阈值

    作者简介: 童靖垒(1995-),男,硕士研究生,主要从事半导体光阴极方面的研究;18328582495@163.com。.
  • 中图分类号: TL53

Damage threshold of GaAs cathode material by driving laser

  • CLC number: TL53

  • 摘要: 砷化镓作为优秀的光电发射材料,被广泛应用于制备阴极材料。砷化镓通常用到的驱动激光是532 nm连续波激光,在相同平均功率的情况下比纳秒脉冲激光的峰值功率低很多,因此在有某些超大电荷量的需求时,就不能避免使用高峰值功率激光照射。所以在砷化镓阴极的使用过程中,需要对其损伤阈值进行测量。基于上述背景,首先通过数值计算得到砷化镓材料的激光损伤阈值,再通过软件模拟加以验证,最后结合实验分析比较其差异。其中数值计算结果为17.811 MW/cm2,模拟结果为19 MW/cm2,而实验结果为13.5 MW/cm2。经过合理的分析,认为砷化镓在作为光阴极材料时的损伤阈值会进一步降低。
  • [1] 孙承纬,陆启生,范正修,等.激光辐照效应[M].北京:国防工业出版社, 2002.(Sun Chengwei, Lu Qisheng, Fan Zhengxiu, et al. Effect of laser irradiation. Beijing:National Defend Industry Press, 2002)
    [2] Li Zewen, Zhang Hongchao, Shen Zhonghua, et al. Time-resolved temperature measurement and numerical simulation of millisecond laser irradiated silicon[J]. Journal of Applied Physics, 2013, 114:033104.
    [3] Bertolotti M, Sette D, Stagni L, et al. Electron microscope observation of laser damage on GaAs, GaSb and InSb[J]. Radiation Effects, 1972, 16(3/4):197-202.
    [4] Kmar A, Gupta S K, Taneja G, et al. Laser induced damage in GaAs at 1.06μm wavelength:surface effects[J]. Optics & Laser Technology, 1996, 28(1):25-34.
    [5] Singh A P, Kapoor A, Tripathi K N. Ripples and grain formation in GaAs surfaces exposed to ultrashort laser pulses[J]. Optics & Laser Technology, 2002, 34(7):533-540.
    [6] 舒柏宏,侯静.砷化镓材料与激光相互作用的实验研究[J].红外与激光工程, 1999, 28(1):40-42.

    (Shu Bohong, Hou Jing. Experimental study of the interaction between laser and GaAs. Infrared and Laser Engineering, 1999, 28(1):40-42)
    [7] Qi Haifeng, Wang Qingpu, Li Yongfu, et al. Thermal process and surface damage of GaAs induced by 532 nm continuous laser[J]. Applied Surface Science, 2007, 254(5):1373-1376.
    [8] Bi J, Jin G Y, Ni X W, et al. Analysis of 532 nm long pulse laser-induced thermal decomposition damage to GaAs by semi-analytical method[J]. Acta Physica Sinica, 2012, 61:244209.
    [9] 曾交龙,陆启生,舒柏宏,等.1.06μm连续与脉冲激光对GaAs材料的联合破坏效应[J].强激光与粒子束, 1998, 10(2):217-220.

    (Zeng Jiaolong, Lu Qisheng, Shu Bohong, et al. Combined damage effect of GaAs irradiated by 1.06μm CW and pulse laser. High Power Laser and Particle Beams, 1998, 10(2):217-220)
    [10] 李柏华.毫秒激光致砷化镓材料损伤研究[D].南京:南京理工大学, 2017.(Li Bohua. Study on damage of GaAs material induced by millisecond laser. Nanjing:Nanjing University of Science & Technology, 2017)
    [11] 强希文,刘峰,张建泉.脉冲强激光辐照半导体材料损伤效应的解析研究[J].光电子技术, 2000, 20(1):52-58.

    (Qiang Xiwen, Liu Feng, Zhang Jianquan. An analytical investigation on semiconductor material damage induced by pulsed high-power laser beams. Optoelectronic Technology, 2000, 20(1):52-58)
    [12] 亚当斯A R.砷化+镓的性质[M].北京:科学出版社, 1990.(Adams A R. Properties of GaAs. Beijing:Science Press, 1990)
    [13] 王建利,牛沈军,兰天平,等.砷化镓材料[J].科技创新导报, 2010(32):75-77.(Wang Jianli, Niu Shenjun, Lan Tianping, et al. GaAs materials.Science and Technology Innovation Herald, 2010

    (32):75-77)
    [14] 常本康.GaAs光电阴极[M].北京:科学出版社, 2012.(Chang Benkang. GaAs photocathode. Beijing:Science Press, 2012)
    [15] Meyer J R, Kruer M R, Bartoli F J. Optical heating in semiconductors:Laser damage in Ge, Si, InSb, and GaAs[J]. Journal of Applied Physics, 1980, 51(10):5513.
    [16] Hjort K, Soderkvist J, Schweitz J A. Gallium arsenide as a mechanical material[J]. Journal of Micromechanics and Microengineering, 1994, 4(1):1-13.
    [17] 强希文,张建泉,刘峰,等.强激光辐照半导体材料的温升及热应力损伤的理论研究[J].中国激光, 2000, 27(8):709-713.

    (Qiang Xiwen, Zhang Jianquan, Liu Feng, et al. Thermal stress damage of semiconductors induced by laser beam. Chinese Journal of Lasers, 2000, 27(8):709-713)
    [18] 祁海峰.连续及纳秒激光对砷化镓材料的损伤研究[D].济南:山东大学, 2008.(Qi Haifeng. Damage of GaAs by CW and nanosecond laser. Ji'nan:Shandong University, 2008)
  • [1] 陈博, 万红, 穆景阳, 白书欣. 重频激光作用下碳纤维/环氧树脂复合材料热损伤规律[J]. 强激光与粒子束, 2008, 20(04).
    [2] 谢凌云, 何涛, 张锦龙, 焦宏飞, 马彬, 王占山, 程鑫彬. 节瘤缺陷平坦化提高高反射膜的激光损伤阈值[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30(09): 30092001. doi: 10.11884/HPLPB201830.180067
    [3] 赵建君, 宋春荣, 张灵振, 牛燕雄. 激光辐照InSb(PV)型探测器的热损伤[J]. 强激光与粒子束, 2005, 17(07).
    [4] 程诚, 程道喜, 郑曙昕, 吕进, 多金生. 新型热阴极电子枪加热结构热分析[J]. 强激光与粒子束, 2010, 22(07).
    [5] 李风雨, 刘国栋, 杜立峰, 罗银川, 张蓉竹. 微观缺陷对材料损伤阈值的影响分析[J]. 强激光与粒子束, 2015, 27(06): 27061021. doi: 10.11884/HPLPB201527.061021
    [6] 张子剑, 陈曦, 李茜华, 王頔, 龚博. 强电磁脉冲上升时间对RS触发器损伤阈值仿真分析[J]. 强激光与粒子束, 2017, 29(08): 29083202. doi: 10.11884/HPLPB201729.160541
    [7] 黄进, 赵松楠, 吕海兵, 蒋晓东, 袁晓东, 郑万国. 利用1 064 nm激光预处理提高pickoff镜损伤阈值[J]. 强激光与粒子束, 2007, 19(05).
    [8] 田东斌, 祖小涛, 袁晓东, 徐世珍, 郭袁俊, 蒋晓东, 李绪平, 吕海兵, 郑万国. 熔石英亚表面划痕激光诱导损伤阈值实验研究[J]. 强激光与粒子束, 2007, 19(09).
    [9] 陈猛, 向霞, 蒋勇, 祖小涛, 袁晓东, 郑万国, 王海军, 李熙斌, 吕海兵, 蒋晓东, 王成程. 酸蚀与紫外激光预处理结合提高熔石英损伤阈值[J]. 强激光与粒子束, 2010, 22(06).
    [10] 刘强, 林理彬, 甘荣兵, 唐方元, 扎西次仁, . 光学膜层激光损伤阈值均匀性的实验研究[J]. 强激光与粒子束, 2003, 15(11).
    [11] 孙明明, 顾佐, 郭宁, 李娟. 离子推力器空心阴极热特性模拟分析[J]. 强激光与粒子束, 2010, 22(05).
    [12] 牛婧杨, 王丽, 罗勇, 蒋伟. 回旋行波管电子枪阴极热分析[J]. 强激光与粒子束, 2013, 25(02): 446-450. doi: 10.3788/HPLPB20132502.0446
    [13] 高鸿奕, 楼祺洪, 董景星, 丁爱臻. 实时测量308 nm 激光对薄膜的损伤阈值[J]. 强激光与粒子束, 1998, 10(01).
    [14] 罗福, 江继军, 孙承纬. 硅光电二极管激光损伤阈值随激光脉宽的变化[J]. 强激光与粒子束, 2004, 16(06).
    [15] 代福, 熊胜明, 王文梁, 张云洞. 重复频率脉冲激光作用下膜内包裹物对损伤阈值的影响[J]. 强激光与粒子束, 2007, 19(07).
    [16] 叶成, 邱荣, 蒋勇, 高翔, 郭德成, 周强, 邓承付. 1064 nm和532 nm纳秒激光同时辐照熔石英损伤规律的研究[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30(04): 30041003. doi: 10.11884/HPLPB201830.170387
    [17] 刘丹, 孔德新, 苗在强, 张昕. 钛合金纳秒激光打孔数值模拟和实验研究[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30(06): 30069001. doi: 10.11884/HPLPB201830.170386
    [18] 谢长鑫, 李晓红, 朱敏, 杨永佳, 邱荣. 单脉冲纳秒激光诱导硅表面微结构[J]. 强激光与粒子束, 2014, 26(11): 26114101. doi: 10.11884/HPLPB201426.114101
    [19] 蒋勇, 贾奎, 邱荣, 廖威, 晏良宏, 王毕艺, 官上洪, 郭德成, 周强, 袁晓东. 化学增透膜激光疲劳损伤效应[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30(10): 30102001. doi: 10.11884/HPLPB201830.180150
    [20] 程勇, 陆益敏, 唐璜, 郭延龙, 黄国俊, 刘旭. 光学薄膜抗激光损伤研究发展[J]. 强激光与粒子束, 2016, 28(07): 28070201. doi: 10.11884/HPLPB201628.070201
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-01-16
  • 录用日期:  2019-09-11

驱动激光对砷化镓阴极材料的损伤阈值

    作者简介: 童靖垒(1995-),男,硕士研究生,主要从事半导体光阴极方面的研究;18328582495@163.com。
  • 中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
基金项目:  国家重点研发计划项目(2016YFA0401904)

摘要: 砷化镓作为优秀的光电发射材料,被广泛应用于制备阴极材料。砷化镓通常用到的驱动激光是532 nm连续波激光,在相同平均功率的情况下比纳秒脉冲激光的峰值功率低很多,因此在有某些超大电荷量的需求时,就不能避免使用高峰值功率激光照射。所以在砷化镓阴极的使用过程中,需要对其损伤阈值进行测量。基于上述背景,首先通过数值计算得到砷化镓材料的激光损伤阈值,再通过软件模拟加以验证,最后结合实验分析比较其差异。其中数值计算结果为17.811 MW/cm2,模拟结果为19 MW/cm2,而实验结果为13.5 MW/cm2。经过合理的分析,认为砷化镓在作为光阴极材料时的损伤阈值会进一步降低。

English Abstract

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