在单晶石墨烯和碳化硅衬底上生长的有序 Cs$_{3}$Sb 薄膜的结构分析
材料科学
2024-07-18 v1 加速器物理
摘要
碱金属锑化物作为用于加速器和光子探测器的高效率、低本征发射度的光电阴极已得到公认。然而，传统生长的碱金属锑化物薄膜是多晶的，具有表面无序和粗糙度，这会限制可达到的束流亮度。通过减少表面无序并在原子层级别实现材料性质的工程化，有序化碱金属锑化物的晶体结构有潜力提供更高亮度的电子束。在本报告中，我们展示了使用脉冲激光沉积和常规热蒸发生长技术，在单晶衬底 3C-SiC 和石墨烯涂覆的 4H-SiC 上生长有序 CsSb 薄膜。利用反射高能电子衍射（RHEED）和 X 射线衍射（XRD）诊断技术检测了 CsSb 薄膜的晶体结构，同时使用 X 射线反射率（XRR）估算了薄膜厚度和粗糙度。借助这些工具，我们在厚度小于 10 nm 的薄膜中观察到了有序畴，其在 530 nm 处的量子效率超过百分之一。此外，我们还识别出如 Laue 振荡等表明薄膜高度有序的结构特征。我们发现，在我们的生长条件下，CsSb 薄膜在 3C-SiC 上以平坦的纤维织构表面生长，而在石墨烯涂覆的 4H-SiC 上则具有多个有序畴和亚纳米表面粗糙度。我们确定了在石墨烯涂覆的 4H-SiC 衬底上生长的 CsSb 的晶体学取向，并讨论了在未来实验中为生长外延异质结构而检测这些薄膜晶体结构的重要性。
引用
@article{arxiv.2407.12224,
title = {A structural analysis of ordered Cs$_{3}$Sb films grown on single crystal graphene and silicon carbide substrates},
author = {C. Pennington and M. Gaowei and E. M. Echeverria and K. Evans-Lutterodt and A. Galdi and T. Juffmann and S. Karkare and J. Maxson and S. J. van der Molen and P. Saha and J. Smedley and W. G. Stam and R. M. Tromp},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.12224},
year = {2024}
}