原子层沉积微通道板的研究进展
来源期刊：材料导报2020年第3期
论文作者：郭俊江 朱香平 许彦涛 曹伟伟 邹永星 陆敏 彭波 司金海 郭海涛
文章页码：86 - 95
关键词：微通道板;原子层沉积;功能层;增益;寿命;
摘 要：微通道板（MCP）是光通讯和光电子技术领域实现电子倍增和信号放大的核心器件,其性能提升主要包括提高增益、延长寿命和降低暗计数。目前国内外普遍使用的商品化微通道板仍是基于传统铅硅酸盐玻璃经氢还原工艺制备的。尽管经过四代玻璃组分和制备工艺优化,MCP增益可达103,寿命为0.3 C/cm2,暗计数为0.25 events/（s·cm2）,但由于玻璃组分和复杂制备工艺的限制,其离子反馈、背景噪声很难进一步降低,增益也无法大幅提升。鉴于此,近10年来科研人员提出并完善了新的解决方案——利用原子层沉积（ALD）技术,在硼硅酸盐玻璃基板孔内制备导电层和二次电子发射层等功能层,从而获得具有导电和电子倍增能力的微通道板。这种新型原子层沉积微通道板（ALD-MCP）有效避免了基板玻璃材料对其性能优化的制约,实现了基板材料和功能材料的独立设计,能够显著提高微通道板的综合性能。经过一系列尝试,国际上已开发出性能远优于传统MCP的ALD功能层:以Al2O3/ZnO、Al2O3/W或Al2O3/Mo为导电层,MgO或Al2O3为二次电子发射层的ALD-MCP增益已达104,暗计数降低至0.078 events/（s·cm2）,寿命提升至7 C/cm2,但是其性能稳定性仍有待进一步提高。此外,还需要在提高沉积效率、优化调控功能层性能等方面进一步深入研究。本文从功能层的组成和微通道板的性能两方面归纳、梳理了利用原子层沉积技术制备微通道板的国内外研究情况,并总结了目前研究中存在的不足,展望了未来发展趋势。
郭俊江1,2,3，朱香平1,2，许彦涛1,2，曹伟伟1,2,3，邹永星1，陆敏1，彭波1，司金海3，郭海涛1
1. 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室2. 中国科学院大学3. 西安交通大学电子与信息工程学院
摘 要：微通道板（MCP）是光通讯和光电子技术领域实现电子倍增和信号放大的核心器件,其性能提升主要包括提高增益、延长寿命和降低暗计数。目前国内外普遍使用的商品化微通道板仍是基于传统铅硅酸盐玻璃经氢还原工艺制备的。尽管经过四代玻璃组分和制备工艺优化,MCP增益可达103,寿命为0.3 C/cm2,暗计数为0.25 events/（s·cm2）,但由于玻璃组分和复杂制备工艺的限制,其离子反馈、背景噪声很难进一步降低,增益也无法大幅提升。鉴于此,近10年来科研人员提出并完善了新的解决方案——利用原子层沉积（ALD）技术,在硼硅酸盐玻璃基板孔内制备导电层和二次电子发射层等功能层,从而获得具有导电和电子倍增能力的微通道板。这种新型原子层沉积微通道板（ALD-MCP）有效避免了基板玻璃材料对其性能优化的制约,实现了基板材料和功能材料的独立设计,能够显著提高微通道板的综合性能。经过一系列尝试,国际上已开发出性能远优于传统MCP的ALD功能层:以Al2O3/ZnO、Al2O3/W或Al2O3/Mo为导电层,MgO或Al2O3为二次电子发射层的ALD-MCP增益已达104,暗计数降低至0.078 events/（s·cm2）,寿命提升至7 C/cm2,但是其性能稳定性仍有待进一步提高。此外,还需要在提高沉积效率、优化调控功能层性能等方面进一步深入研究。本文从功能层的组成和微通道板的性能两方面归纳、梳理了利用原子层沉积技术制备微通道板的国内外研究情况,并总结了目前研究中存在的不足,展望了未来发展趋势。
关键词：微通道板;原子层沉积;功能层;增益;寿命;
