Een team van onderzoekers van Cornell heeft een ultradunne film van cesiumantimonide ontwikkeld die kan worden gebruikt als een zeer efficiënte fotokathode. In hun paper gepubliceerd in het tijdschrift Physical Review Letters , beschrijft de groep hun benadering van het maken van de fotokathode en hoe deze presteerde in vergelijking met conventionele fotokathodes.

Een fotokathode is een apparaat dat fotonen via het foto-elektrisch effect omzet in elektronen. In de praktijk zijn dergelijke apparaten gemaakt van een materiaal dat een elektron vrijgeeft wanneer het wordt geraakt door een foton. Wanneer grote aantallen elektronen worden geproduceerd, kunnen ze worden verzameld in een bundel voor gebruik in toepassingen zoals vrije-elektronenlasers en elektronendiffractie. Naarmate de technologie volwassener werd, bleven wetenschappers zoeken naar manieren om de efficiëntie van dergelijke apparaten te verhogen (een maat voor het aantal elektronen dat vrijkomt in vergelijking met het aantal fotonen dat de fotokathode treft). In deze nieuwe poging ontwikkelden de onderzoekers een nieuw soort fotokathode met behulp van antimoon en cesium.

Het team paste een vorm van epitaxie, antimoon en cesium toe die een uiterst grondig filterproces hadden ondergaan en gesublimeerd in een vacuümkamer waar ze condenseerden op een siliciumcarbidesubstraat. De actie vond één atomaire laag tegelijk plaats met de atomaire structuur van het materiaal dat in dezelfde richting als het substraat was gemaakt, zodat het vrij was van defecten. De ultradunne films die het resultaat waren, waren slechts 4 nm dik en konden als fotokathode worden gebruikt.

Het team begon vervolgens met het analyseren van de film (met behulp van verschillende soorten spectroscopie en elektronendiffractie) om er zeker van te zijn dat deze inderdaad vrij van defecten was en dat de lagen op de beoogde manier op het substraat waren afgezet. Tevreden met hun resultaten, begonnen ze de film te testen om te zien hoe deze zich verhoudt tot conventionele films.

Ze ontdekten dat bij het omzetten van groen licht in elektronen, de efficiëntie van hun fotokathode groter was dan 2% en het proces was zo kort als 10 fs, aanzienlijk sneller dan conventionele fotokathodes. Ze concluderen dat vergelijkbare fotokathoden kunnen worden gebruikt om nieuwe apparaten te maken met aanzienlijke helderheidsverbeteringen. + Verder verkennen

'Atomic Armor' voor versnellers maakt ontdekkingen mogelijk

© 2022 Science X Network