俄歇光发射：一种类激光的相干阴极

为了在跨学科领域推进量子技术，明亮且相干的电子源有望成为电子显微镜、激光加速器和自由电子激光器等多样化应用的基石。当前的阴极，如冷场发射和光发射阴极，可以通过不同的阴极材料、几何构型和激光激发轮廓产生高质量的电子束，但它们在维持量子相干性和高束流亮度方面受到多电子空间电荷排斥的限制。在此，我们提出了一种基于俄歇光发射提供相干电子集体发射的新机制。我们的方法利用光子诱导的四能级俄歇过程，该过程需要光发射和俄歇复合的结合。俄歇电子通过光电子的循环过程获得能量，作为二次电子集体发射到真空中。我们比较了相干和非相干俄歇光发射，确定了相干光发射的工作条件需要粒子数反转，类似于四能级激光系统。我们的工作为俄歇光电阴极的实验实现和纳米加工提供了见解，满足了与相关相干源相关的量子技术发展的关键需求。