一种自校准控制NEAGaN电子源吸收系数的方法

一种自校准控制nea gan电子源吸收系数的方法
技术领域
1.本发明属于半导体和微电子器件技术领域，具体涉及一种自校准控制nea gan电子源吸收系数的方法。
技术背景
2.ⅲ‑ⅴ
族负电子亲和势光电阴极因具有较高的量子效率、高亮度、较深的光电子逃逸率、低暗电流、高自旋极化和窄能量扩散等特点被广泛应用。作为第三代半导体，nea gan光电阴极具有禁带宽度宽、量子效率高、稳定性好、耐辐射、耐腐蚀等优点，在光刻制造、紫外检测、电子源等方面有非常广泛的应用。
3.目前学界对nea gan光电阴极已经有了不少的研究，基于nea gan光电阴极量子效率公式，nea gan电子源的吸收系数能够影响量子效率，然而随着研究的进展，亟待提出一种方法，可以实现通过温度来实时精确控制nea gan电子源的吸收系数，最终提高其量子效率、稳定性等性能参数，优化nea gan电子源的工作性能。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术存在的瓶颈，本发明的目的在于提供一种自校准控制nea gan电子源吸收系数的方法，通过温度来控制nea gan电子源的吸收系数，并具有自校准的功能，可以实现nea gan电子源吸收系数的实时精确可控，最终提高其量子效率、稳定性等性能参数，优化nea gan电子源的工作性能。
5.为了达到上述目的，本发明采用了一种自校准控制nea gan电子源吸收系数的方法，包括以下步骤：步骤1、建立温度与吸收系数关系的模型，通过此模型得到的公式可以定量的表达和计算温度与nea gan电子源吸收系数的关系。步骤2、作为初使条件，对置入的nea gan电子源进行初始值测定，包括测量样品的吸收系数α0、波长λ0和温度t0，测量m组数据，且m》5，根据最小二乘法拟合得到样品参数。步骤3、将工作入射光波长λ、目标吸收系数α及样品参数输入到预先建立完成的温度校准模型中计算输出温度t1。步骤4、测量t1下的吸收系数α1并计算偏离值s1，若s1小于设定值s，输出温度t＝t1，若s1大于s，则根据t1，α1继续修正样品参数，再次计算得到温度t2，并比较偏离值s2和s。根据如上步骤校准温度，直至sn小于设定值s，输出对应α的最佳温度t，实现通过温度来实时控制吸收系数。
6.进一步地，如式(1)所示温度校准模型其中，f,b,d,p,w为样品相关参数，λ为波长，α为目标吸收系数，t为温度，h为普朗克常数6.62607015
×
10-34j·
s，c为光速3
×
108m/s。
7.进一步地，所述吸收系数α0、波长λ0和温度t0为m组测量数据且m＞5，m值越大拟合越精确，通过所述m组测量数据拟合样品参数f,b,d,p,w。
8.进一步地，所述工作入射光波长λ为系统设定的工作波长值且范围在100～365nm；目标吸收系数α为实际工作需要的吸光度且范围在5.0
×
103～5.0
×
106cm-1
。
9.进一步地，偏离值sn为实际工作中αn与α的误差，偏离值s根据实际需求的精确程度设定。
10.进一步地，在修正样品参数过程中，在tn±
1k范围内测量m组不同温度对应下的吸收系数，所述m＞5且m值越大拟合越精确。
11.进一步地，所述偏离值sn的表达式如式(2)所示：其中，n≥1且为正整数；m＞5且为正整数。
12.进一步地，针对温度校准模型，若一次不能得到最佳温度，则按所述模型多次计算并修正样品参数，直至偏离值sn小于s，输出对应α的最佳温度t。
13.进一步地，本方法可以实时在线地对工作中的nea gan电子源的吸收系数进行精确控制。
14.进一步地，以上测量和校准过程均由计算机软硬件自动进行，只需要输入目标吸收系数α和偏离度设定值s即可。
15.与现有技术相比，本发明提出的结构具有的优点是：按照传统方法只能通过更换nea gan电子源材料来改变吸收系数，而本发明能够通过改变温度实时在线地对工作中的nea gan电子源的吸收系数进行精确控制，并具有自校准的功能，可以实现nea gan电子源吸收系数的实时精确可控，最终提高其量子效率、稳定性等性能参数，优化nea gan电子源的工作性能。
附图说明
16.图1为一种自校准控制nea gan电子源吸收系数的方法流程图。
具体实施方式
17.下面结合实施例对本发明进行详细说明，以便对本发明的方法及优点进行更深入的诠释。
18.本发明的方法流程图如图1所示，一种自校准控制nea gan电子源吸收系数的方法。实施例1
19.所述材料为p型gan，厚度为100nm，尺寸为10
×
10mm。
20.所述gan衬底为蓝宝石，掺杂元素为mg且掺杂浓度为1.0
×
16cm-3
。
21.所述吸收系数α0、波长λ0和温度t0为100组初始测量数据，通过所述100组测量数据拟合样品参数f,b,d,p,w。
22.所述工作入射光波长λ＝340nm；目标吸收系数α＝1.25
×
105cm-1
。
23.所述偏离值设定值s＝2.45％。
24.在修正样品参数过程中，在tn±
1k范围内以2％的精度分割成100个不同温度值，
测量此100个不同温度下的吸收系数，若sn＜2.45％，输出温度t＝tn，若sn＞2.45％，则根据温度与吸收系数100个数据组来修正样品参数。
25.所述偏离值sn的表达式如式(3)所示：
26.依据如上所述修正样品参数，直至sn＜2.45％，输出对应α＝1.25
×
105cm-1
的最佳温度t＝305k，实现通过温度来实时控制吸收系数。
27.所述测量和校准过程均由计算机软硬件自动进行，只需输入目标吸收系数α＝1.25
×
105cm-1
和偏离度设定值s＝2.45％即可。实施例2
28.所述材料为p型gan，厚度为200nm，尺寸为10
×
10mm。
29.所述gan衬底为蓝宝石，掺杂元素为mg且掺杂浓度为1.0
×
18cm-3
。
30.所述吸收系数α0、波长λ0和温度t0为100组初始测量数据，通过所述100组测量数据拟合样品参数f,b,d,p,w。
31.所述工作入射光波长λ＝360nm,目标吸收系数α＝1.28
×
105cm-1
。
32.所述偏离值设定值s＝2.13％。
33.在修正样品参数过程中，在tn±
1k范围内以2％的精度分割成100个不同数值，测量此100个不同温度下的吸收系数，若sn＜2.13％，输出温度t＝tn，若sn＞2.13％，则根据温度与吸收系数100个数据组来修正样品参数。
34.所述偏离值sn的表达式如式(4)所示：
35.依据如上所述修正样品参数，直至sn＜2.13％，输出对应α＝1.28
×
105cm-1
的最佳温度t＝298k，实现通过温度来实时控制吸收系数。
36.所述测量和校准过程均由计算机软硬件自动进行，只需输入目标吸收系数α＝1.28
×
105cm-1
和偏离度设定值s＝2.13％即可。以上描述了本发明的基本原理及步骤和优点。本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。