2.10.2 Фотокатоды для ультрафиолетовой области.

Все фотокатоды, чувствительные в видимой области спектра, чувствительны и к ультрафиолетовому излучению. Практическое использование таких фотокатодов в приёмниках ультрафиолетового излучения связано с необходимостью их защиты от засветки светом видимой области. В связи с этим для приборов, работающих в ультрафиолетовой области, целесообразнее использовать солнечно - слепые фотокатоды (не чувствительные к видимому свету, а реагирующие только на ультрафиолетовое излучение с длиной волны ≤290 нм). Солнечно - слепые фотокатоды не нуждаются в защите от естественного дневного освещения.

Высокой чувствительностью в области среднего ультрафиолета (200 ≤  ≤ 300) нм обладают полупроводниковые соединения на основе элементов первой и шестой группы (А¹ В⁶). Из данной группы соединений, как фотокатоды, наиболее эффективны теллуриды: цезия (Cs₂Te) и рубидия (Rb₂Te). Эти полупроводники с большой шириной запрещенной зоны (Δ≥2,7 эВ) имеют высокое сопротивление (10⁹-10¹⁰) Ом см, совершенно прозрачны в видимой области спектра и характеризуются чрезвычайно малой величиной плотности тока (j≈10^-17-10^-18 А/см²) термоэлектронной эмиссии при комнатной температуре.

Рис. 20.2. Спектральные характеристики полупроводниковых материалов в ультрафиолетовой области: а) Cs₂Te (1) Rb₂Te (2); б) CsJ (1); RbJ (2); KBr (4).

Высокое продольное сопротивление фотокатодов, изготовленных в виде тонкой пленки, затрудняет их использование, поскольку падение напряжения на фотослое при протекании по нему эмиссионного тока делает катод неэквипотенциальным. Для снижения продольного сопротивления используют проводящие подложки, например, в виде тонкой пленки металла, наносимой перед изготовлением фотокатода.

Спектральная чувствительность цезиевого и рубидиевого теллуридов (рис. 20.2) при длине волны ≈250 нм достигает (40-50) мА/Вт, что соответствует квантовому выходу Y≈0,2-0,25. Характеристика Rb₂Te (рис. 20.2) по сравнению с таковой для Cs₂Te несколько сдвинута в область более коротких длин волн и отличается очень высокой крутизной спада вблизи порога фотоэффекта при изменении длины волны в интервале (250-300) нм квантовый выход снижается на два порядка величины. Это характеризует очень низкую чувствительность фотокатода к солнечному излучению за пределами полосы поглощения света земной атмосферой.

В группу эффективных фотокатодов, чувствительных в ультрафиолетовом диапазоне, входят и двущелочные теллуриды, из которых наибольшее применение получил солнечно – слепой фотокатод на основе соединения KRbTe, спектральная характеристика которого ещё более сдвинута в коротковолновую область спектра, чем у Rb₂Te катода. В более далекой ультрафиолетовой области спектра (≤200 нм) высокой квантовой эффективностью обладают соединения на основе элементов первой и шестой группы (А¹В⁶) – галоидные соединения: щелочных металлов, меди, серебра и ряда других соединений (рис. 20.2,б).

Качество солнечно - слепых фотокатодов оценивается по величине эквивалентного солнечного входа [величине лучистого потока монохроматического излучения с длиной волны _max, соответствующей максимуму спектральной чувствительности приёмника (например, для Cs₂Te и Rb₂Te _max≈250 нм) рис. 20.2], которое создаёт такой же фототок, что и прямая солнечная засветка. У теллурида рубидия величина эквивалентного солнечного входа достаточно мала (3-6)10^-6 Вт, а у теллурида цезия она примерно на порядок выше. Для обеспечения этого параметра необходимо при изготовлении катодов принимать меры по исключению избытка щелочного металла, присутствие которого создает длинноволновый хвост на спектральной характеристике (результат примесного эффекта), повышая чувствительность к видимому свету.