これら二つの構造が光電子放出性能に及ぼす影響をよりよく理解するために、二つの構造の光電子陰極試料を設計および成長させ、その光電子放出性能を比較した。薄膜光学のマトリクス法より導出された光学性能の公式および1次元連続方程式を解くことによって導出された量子効率モデルを用いて、光電子陰極の発光層、緩衝層の厚さの変化、およびAl_xGa_{1-x}As緩衝層中のAl組成変化が二つの構造の光学性能と量子効率に与える影響を比較検討した。これら二つの構造の光電子放出性能への影響機構は異なるため、効果も大きく異なる。勾配バンドギャップ構造の光電子陰極は、内蔵電場を導入し、界面再結合を減少させることにより光電子放出性能を向上させる。一方、DBR構造はファブリ・ペロー共振器を形成し、特定波長の入射光が共振器内で何度も反射され吸収されることで光電子放出を強化する。活性化実験の結果、DBR構造試料は勾配バンドギャップ構造に比べて明らかな発光効率の優位性を示し、特に755、808、880 nmでそれぞれ37.5%、38.9%、47.0%の高い発光効率ピークを持つ。最後にモデルを用いて量子効率曲線をフィッティングし、複雑構造光電子陰極に対する光学性能パラメータの重要性および理論モデルの妥当性を検証した。

GaAs光電子陰極;多層複雑構造;光学性能;量子効率