阅读说明：本技术 一种分光谱响应增强的透射式光电阴极及其制备方法 (Transmission type photoelectric cathode with enhanced spectral response and preparation method thereof ) 是由 蔡志鹏 张景文 于 2020-06-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种分光谱响应增强的透射式光电阴极及其制备方法。该透射式光电阴极沿信号光入射方向依次包括：光学选通膜、光学玻璃、光学增透膜、缓冲层、发射层和激活层；所述光学选通膜、所述光学增透膜、所述缓冲层和所述发射层分别分为若干区域,且所述光学选通膜的各区域、所述光学增透膜的各区域、所述缓冲层的各区域和所述发射层的各区域分别一一对应,各所述区域的材料、厚度和层数根据各所述区域响应的波段进行设定。本发明提供的光电阴极能够使各波段均具有较高的量子效率,能够实现宽、窄光谱并行工作,消除宽、窄光谱光电阴极之间的应用界限。(The invention discloses a transmission-type photocathode with enhanced spectral response and a preparation method thereof. The transmission-type photocathode sequentially comprises along the incident direction of signal light: the optical gating film, the optical glass, the optical antireflection film, the buffer layer, the emitting layer and the activation layer; the optical gating film, the optical antireflection film, the buffer layer and the emitting layer are respectively divided into a plurality of regions, each region of the optical gating film, each region of the optical antireflection film, each region of the buffer layer and each region of the emitting layer are respectively in one-to-one correspondence, and the material, the thickness and the number of layers of each region are set according to the wave band responded by each region. The photocathode provided by the invention can enable each waveband to have higher quantum efficiency, can realize parallel work of wide and narrow spectrums, and eliminates the application limit between wide and narrow spectrum photocathodes.)

一种分光谱响应增强的透射式光电阴极及其制备方法

技术领域

本发明涉及光电阴极及其制备领域，特别是涉及一种分光谱响应增强的透射式光电阴极及其制备方法。

背景技术

以GaAs为代表的负电子亲和势(Negative Electron Affinity，NEA)透射式光电阴极具有量子效率高、暗电流小、平均能量及发射角分布小等优点，在微光像增强器、光电倍增管、电子源等方面具有广泛的应用。目前GaAs光电阴极主要向高量子效率的宽光谱、窄光谱响应方面发展，尤以美国ITT公司的宽光谱GaAs透射式光电阴极位于领先地位，在500-800纳米的量子效率>40％；窄光谱响应的发展主要瞄准蓝绿光水下工作波段，光电阴极主要采用高Al组分的GaAlAs材料，通过提高GaAlAs中Al组分含量以提高截止波长，从而达到全天候工作的目的要求。

但是，由于透射式GaAs光电阴极的结构，自玻璃窗始依次为：玻璃窗、Si₃N₄增透膜、GaAlAs缓冲层、GaAs吸收层和Cs：O激活层。因此目前宽光谱透射式光电阴极具有以下局限性：1.由于光电阴极的光吸收系数随波长的减小而增大，因此短、长波光吸收产生的光电子分布不均匀，短波光产生的光电子主要分布在靠近GaAlAs与GaAs的界面，因此对同一阴极而言，当阴极较厚，短波光电子经过较长路径才能到达阴极表面，因此比长波光具有更大的损失；而当阴极较薄时，长波光吸收不充分，导致长波量子效率减弱。因此为了兼顾整个波段的响应，长波和短波响应不能同时达到最优量子效率。2.仅采用单一的Si₃N₄作为增透膜，仅能增透较窄波段，而不能使整个响应波段均达到高增透效果，从而限制了整体量子效率的进一步提高；而窄光谱透射式GaAlAs光电阴极的量子效率低于GaAs光电阴极，而且Al组分越高，阴极的量子效率越低，因此目前仅具有蓝绿光响应的窄光谱透射式GaAlAs光电阴极的局限性在于：1.采用高Al组分的GaAlAs，导致吸收系数、光电子扩散长度、降低，表面逸出几率均大幅降低，因此导致量子效率进一步降低；而低Al组分将导致截止波长向非信号光的长波延伸，对全天候工作不利；2.高Al组分GaAlAs光电阴极的响应光谱截止波长处下降缓慢，截止波长延伸至非信号光波段，造成了信号噪声，限制它在军事等更高领域的应用；同时高Al组分引起更高的材料缺陷，这些缺陷导致的光电子损失将使量子效率的降低进一步加剧。总之，宽、窄光谱的光电阴极均有其局限性，宽光谱光电阴极的全光谱量子效率不能达到最优，或者不能达到最优配置，而窄光谱光电阴极的量子效率较低，且非信号光产生的噪声较大；另外，二者的应用范围重叠较少。这些都限制了透射式NEA光电阴极应用的进一步扩展。

发明内容

本发明的目的是提供一种分光谱响应增强的透射式光电阴极及其制备方法，该光电阴极能够使各波段均具有较高的量子效率，能够实现宽、窄光谱并行工作，消除宽、窄光谱光电阴极之间的应用界限。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种分光谱响应增强的透射式光电阴极，沿信号光入射方向依次包括：光学选通膜、光学玻璃、光学增透膜、缓冲层、发射层和激活层；光学选通膜、光学增透膜、缓冲层和发射层分别分为若干区域，且光学选通膜的各区域、光学增透膜的各区域、缓冲层的各区域和发射层的各区域分别一一对应，各区域的材料、厚度和层数根据各区域响应的波段进行设定。其中，每一层的区域数≥2。由于多层光学选通膜能够实现所需的分光谱透过，而光学增透膜能够实现分立光谱更高的透过率，因此根据透射式光电阴极的响应光谱，能够将阴极分为多个独立的响应区域，每一区域独立响应某一窄波段或波长(可以根据实际需要，选择各独立区域之间的响应光谱重叠或不重叠)；对该波段或其一部分，能够利用光学选通膜实现该波段的选通透过，同时利用光学增透膜提高该窄波段的透过率，通过设计，使发射层达最优厚度(针对该波段或波长的响应)，从而可以使每一窄波段达到最优化的量子效率，或者各窄波段之间的量子效率达到最优化配置。

入射光透过所述光学选通膜进行信号光波段的初步选通，使大部分非信号光波段得到截止；不同波段的信号光hv₁、hv₂、hv₃、hv₄、...，依次仅透过对应的区域，然后依次透过所述光学玻璃、所述光学增透膜，而非信号光被该区域的所述光学选通膜几乎全反射而不能透过；在进入所述缓冲层后，短波非信号光被所述缓冲层吸收而产生的光电子不能输运到所述发射层，因此形成二次选通，使短波非信号光波段被截止；再次，针对每一区域，非信号光被所述光学选通膜以及所述缓冲层截止后，仅有透过的窄波段信号光才能够到达所述发射层，信号光在所述发射层吸收而产生光电子，该光电子进而向表面输运并到达阴极表面的激活层；最后，由于激活层的存在，使得表面处于负电子亲和势状态，因此到达表面的光电子能够以一定几率向真空发射。

光学选通膜制作在光学玻璃外表面，不同区域的所述光学选通膜分别对应选通不同的波段或波长，不同区域的厚度、层数、材料根据响应波段的不同而有所差别。光学选通膜中每一层所选用的材料为MgF₂、TiO₂、SiO₂、CaF₂、Si₃N₄、Al₂O₃、MgO、HfO₂、ZrO₂、La₂O₅、BaF₂和LaF₃中的一种单一材料，或两种或多种构成的复合材料，但不仅限于上述材料；光学选通膜的层数可以为10-300；光学选通膜的厚度约几百纳米至十几个微米。

所述发射层是分光谱响应的发射层，可选的，结构为GaAs或InGaAs(其中，In组分取值范围为0-0.2)，或交替生长的多层GaAs和GaAlAs，或交替生长的多层InGaAlAs和InGaAs。不同区域对应不同的响应波段或波长，且不同区域的材料、厚度、层数因响应波段、实际应用要求的不同而不同；各个区域厚度取值范围在0.05-2.5微米之间选择；所述发射层为p型重掺杂且掺杂浓度10¹⁸～10¹⁹cm^-3量级，p型掺杂材料为Zn或Be，掺杂浓度均匀，或掺杂浓度由所述缓冲层与所述发射层界面到发射层表面梯度下降；当所述发射层中含有GaAlAs或InGaAlAs时，每一层GaAlAs或InGaAlAs的厚度为0-5纳米，Al组分取值范围0.1-0.6，In组分取值范围是0-0.2，由所述发射层与所述缓冲层界面到所述发射层表面，In组分不变或梯度降低。其中，InGaAlAs或InGaAs中的In组分取值应保证所述发射层材料能够高质量匹配或应变匹配外延生长；当所述发射层是多层交替生长的GaAs和GaAlAs(或InGaAlAs和InGaAs)时，各层GaAs或InGaAs厚度是根据所响应的波段而优化设计的，不一定相等；另外，GaAlAs或InGaAlAs是作为所述发射层中GaAs或InGaAs之间的隔离层且不影响电子的渡越，作用是为了获得阴极各区域表面具有更好的平整度，以获得更利于成像的平整表面。

需要说明的是，当所述发射层是多层交替生长的GaAs和GaAlAs(或InGaAlAs和InGaAs)，且当所述缓冲层不作为发射层时：(1)紧邻所述缓冲层的第一层GaAs或InGaAs，响应最短波波段；紧邻所述缓冲层的第二层GaAs或InGaAs，与第一层GaAs或InGaAs一起，共同响应次短波波段；紧邻所述缓冲层的第三层GaAs或InGaAs，与第一、二层GaAs或InGaAs一起，共同响应第二次短波波段；依次类推，...，直至响应最长波波段；同上，当所述缓冲层作为发射层时，此时所述缓冲层响应最短波段；其余响应波段依次类推。

可选的，缓冲层为AlAs缓冲层或GaAlAs缓冲层或InGaAlAs缓冲层，所述GaAlAs或InGaAlAs缓冲层的厚度为50-1000纳米，Al的取值范围为0.5-1，In的取值范围为0-0.2，p型掺杂浓度为10¹⁸～10¹⁹cm^-3量级，p型掺杂材料为Zn或Be；另外，所述缓冲层也能够作为某一区域的发射层，当所述GaAlAs或InGaAlAs缓冲层作为某一区域的发射层时，该区域的缓冲层与发射层为同一层，其厚度50-500纳米，该层厚度能够通过刻蚀或不刻蚀所述缓冲层而得到。

可选的，光学增透膜是全波段增透的一层或多层光学薄膜，或者是针对不同区域的分立光谱分别进行增透的一层或多层光学薄膜。所述光学增透膜中的每一层，所选材料为MgF₂、TiO₂、SiO₂、CaF₂、Si₃N₄、Al₂O₃、MgO、BaF₂、ZrO₂、La₂O₅、LaF₃和HfO₂中的一种单一材料，或某两种或多种的复合材料，但不仅限于上述材料。其中，所述光学增透膜中，与所述缓冲层接触的第一层为Si₃N₄，且所述光学增透膜中Si₃N₄的总厚度≥30纳米；所述光学增透膜的层数≥1，所述光学增透膜的厚度约30纳米至几个微米。

可选的，所述光学玻璃是利于成像的信号光入射窗，双面抛光，一般为康宁9741#透紫玻璃或康宁7056#玻璃。

可选的，所述激活层为Cs：O激活层，是在超高真空激活系统中，在所述发射层表面沉积一层0.5-1.5纳米的Cs：O层，使阴极表面形成利于光电子发射的负电子亲和势状态。

本发明还提供了一种分光谱响应增强的透射式光电阴极的制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤(1)，根据不同区域响应所需响应的波段或波长，在所述光学玻璃外表面不同的区域分别制作相对应的光学选通膜，用以对不同的波段或波长的光学信号进行选通；

步骤(2)，利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术或分子束外延(MBE)技术生长半导体外延结构，所述半导体外延结构沿生长方向依次为：衬底、平滑层、阻挡层、发射层、缓冲层、保护层；湿法腐蚀除去所述保护层并在高纯氮气氛围下晾干；根据不同区域的响应波段或波长，在各区域的发射层上依次刻蚀出所需的厚度；

步骤(3)，在真空条件下，在所述缓冲层表面均匀沉积光学增透膜，所述光学增透膜是增透全波段的一至多层光学薄膜，或者对每一区域的分立光谱分别进行增透的一至多层光学薄膜；在所述光学增透膜上沉积一层利于粘接的SiO₂薄膜；其中，所述光学增透膜中与所述缓冲层接触的第一层为Si₃N₄，且每一区域的所述光学增透膜中Si₃N₄层的总厚度≥30纳米；

步骤(4)，在真空条件下，使所述光学增透膜的各个区域与所述光学选通膜各个区域分别一一对应，将所述缓冲层表面与所述光学玻璃热粘接在一起；

步骤(5)，在保护所述光学选通膜条件下，通过湿法刻蚀依次除去所述衬底、所述平滑层、所述阻挡层，露出所述所述发射层；根据不同区域所需响应的波段或波长，分别依次对不同区域对应的所述发射层各区域进行刻蚀，使发射层各区域获得针对不同区域响应的所需厚度；对所述发射层表面进行化学清洗，再在高纯氮气下晾干；其中，当所述缓冲层作为某区域的所述发射层时，将所述区域的发射层刻蚀除去，露出所述缓冲层，再根据响应波段的需求，加工所述缓冲层的厚度；

步骤(6)，将阴极组件移入超高真空激活系统，对所述发射层表面进行Cs：O激活。

其中，当步骤1的工作温度不破坏所述缓冲层和所述发射层性能时，所述光学选通膜的制作步骤(1)与所述光学增透膜的制作步骤(2)-(4)不分先后。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的分光谱响应增强的透射式光电阴极包括光学选通膜、玻璃窗、光学增透膜、缓冲层、发射层和激活层，而且阴极面分为多个独立响应区域，每一区域响应某一波段或波长；针对每一独立区域，在玻璃窗外表面增加光学选通膜，实现了该区域仅对某一波段或波长选通透过；同时针对每一独立区域，优化设计该区域对应发射层的厚度，达到各波段所需的量子效率或光谱灵敏度，或者各波段之间的量子效率达到最优化配置。如此以来，每一区域独立响应，各区域的响应光谱也可以共同形成宽光谱。另外，若采用后续的图像融合技术，能够自由地实现所有窄波段或某几个窄波段的图像融合。因此采用多个响应区域独立且增强响应的方法，能够提高阴极的响应灵敏度，消除宽、窄光谱响应界限，实现分光谱探测成像，图像监测，以及多波段图像融合等多功能应用要求，极大地扩展了透射式光电阴极的应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1中分光谱响应增强的透射式光电阴极的工作示意图；

图2为本发明实施例1中分光谱响应增强的光电阴极粘接完成后的结构图；

图3为本发明实施例1中四波段分光谱响应增强的透射式光电阴极与宽光谱传统阴极的吸收光谱仿真对比图；

图4为本发明实施例2中三波段分光谱响应增强的透射式光电阴极与传统阴极的吸收光谱仿真对比图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

本实施例提供的透射式光电阴极，响应在300-910纳米分光谱，其工作结构示意图见图1。该透射式光电阴极结构沿光信号入射方向依次包括：TiO₂/SiO₂光学选通膜1、光学玻璃2、光学增透膜3、Ga_0.1Al_0.9As缓冲层4、GaAs发射层5、Cs：O激活层6。其中，GaAs发射层5根据厚度分为0-50纳米5-1、400-600纳米5-2、1000-1200纳米5-3、1600-2000纳米5-4四个区域，分别对应响应以下波段：300-400纳米、400-550纳米、550-700纳米、700-910纳米，则根据响应波段的不同，本实施例提供的透射式阴极结构自光学选通膜1至缓冲层4也均分为四个区域，且均与上述四个响应区域一一对应。

所述TiO₂/SiO₂光学选通膜1，在本实施例中作为光学选通膜使用，其制作于所述光学玻璃2外表面，光学选通膜1为TiO₂和SiO₂交替生长的、对300-910纳米具有分光谱选通作用的非等厚光学选通膜。所述光学选通膜1-1～1-4，依次对如下波段具有选通作用：300-400纳米、400-550纳米、550-700纳米、700-910纳米。所述TiO₂/SiO₂光学选通膜1-1～1-4四个区域，分别是基于如下结构优化获得的非等厚介质膜：

所述TiO₂/SiO₂光学选通膜1-1，(0.5LH0.5L)¹⁵，中心波长464纳米；

所述TiO₂/SiO₂光学选通膜1-2，自所述光学玻璃表面依次为：

(0.5(0.5HL0.5H)¹⁰)((0.5LH0.5L)¹⁰)(1.25(0.5LH0.5L)¹⁰)(1.6(0.5LH0.5L)¹⁰),此时中心波长630纳米。

所述TiO₂/SiO₂光学选通膜1-3，自所述光学玻璃表面依次为：(0.3(0.5HL0.5H)¹⁰)(0.40(0.5HL0.5H)¹⁰)(0.55(0.5HL0.5H)¹⁰)((0.5LH0.5L)¹⁰)，此时中心波长815纳米。

所述TiO₂/SiO₂光学选通膜1-4，自所述光学玻璃表面依次为：(0.3(0.5HL0.5H)¹²)(0.41(0.5HL0.5H)¹²)(0.545(0.5HL0.5H)¹²)((0.5LH0.5L)¹²)

此时，中心波长1060纳米。

其中，H代表高折射率的TiO₂，L代表低折射率的SiO₂，且H、L均代表本层厚度为本区域中心波长的1/4，右上角标代表周期数。

所述GaAs发射层5分为5-1～5-4四个区域，5-1～5-4每一区域厚度依次为：0-50纳米、400-600纳米、1000-1200纳米、1600-2000纳米，p型掺杂浓度10¹⁹cm^-3量级均匀掺杂，或掺杂浓度由所述缓冲层/所述发射层界面到表面从10¹⁹cm^-3到10¹⁸cm^-3逐渐降低；

所述Ga_0.1Al_0.9As缓冲层4，分为4-1～4-4四个区域，厚度均为100-200纳米，分别与所述发射层的5-1～5-4一一对应，其p型掺杂浓度为10¹⁸～10¹⁹cm^-3。其中，本实例中所述缓冲层的1-1区域，作为发射层使用；

所述光学增透膜3为具有增透性能的光学介质膜，结构分为3-1～3-4四个区域，依次与所光学选通膜的1-1～1-4区域一一对应：其中，所述光学增透膜3-1区域，为35纳米的Si₃N₄；所述光学增透膜3-2区域，为55纳米的Si₃N₄；所述光学增透膜3-3区域为77.5纳米的Si₃N₄；所述光学增透膜3-4，为109.5纳米的Si₃N₄；

所述Cs：O激活层6为在超高真空条件下在所述GaAs吸收发射层表面沉积的一层厚度约1纳米的Cs：O激活层，从而使阴极表面处于NEA状态。

实施例1提供的光电阴极的制备方法如下，见图1、图2：

步骤(1)：所述光学玻璃2分为2-1～2-4四个区域；利用掩膜板，在所述光学玻璃2外表面2-1～2-4四个区域依次制作所述光学选通膜1-1～1-4；

步骤(2)：利用MOCVD或MBE半导体外延生长技术，在高质量GaAs衬底9(见图2)上依次生长GaAs平滑层8、GaAlAs阻挡层7、2000纳米GaAs发射层5(与图1对应)、100-200纳米Ga_0.1Al_0.9As缓冲层4(与图1对应)、GaAs保护层10；

步骤(3)：用化学腐蚀方法除去GaAs保护层10并在高纯氮气下晾干；进一步地，在真空条件下，在所述Ga_0.1Al_0.9As缓冲层4的4-1～4-4四个区域表面依次沉积所述光学增透膜3，其中，所述光学增透膜也分为3-1～3-4四个区域，所述光学增透膜3-1区域：35纳米Si₃N₄；所述光学增透膜3-2区域：55纳米Si₃N₄；所述光学增透膜3-3区域：77.5纳米Si₃N₄；所述光学增透膜3-4：109.5纳米Si₃N₄；

然后，在所述光学增透膜3最上面在沉积一层SiO₂薄膜，以消除所述光学增透膜3的3-1～3-4四个区域的高低不均匀性，使得所述光学增透膜3整个表面达到利于粘接和成像的均匀性和平整度；

步骤(4)：在加热条件下，使所述增透膜3的各个区域与所述光学选通膜1各个区域分别一一对应，将所述光学增透膜3表面与所述光学玻璃2内表面热粘接在一起(同时保护所述光学选通膜1免受破坏)，见图2；

步骤(5)：在保护所述光学选通膜1条件下，通过化学腐蚀的方法依次除去GaAs衬底9、GaAs平滑层8、GaAlAs阻挡层7，露出所述GaAs发射层5；所述发射层5分为5-1～5-4四个区域，每一区域均与所述光学选通膜1的1-1～1-4区域一一对应，对所述发射层5的5-1～5-4四个区域依次进行刻蚀，获得5-1～5-4域厚度依次为：0-50纳米5-1、400-600纳米5-2、1000-1200纳米5-3、1600-2000纳米5-4；对所述GaAs发射层5表面化学清洗后，在高纯氮气下吹干；

步骤(6)：移入超高真空激活系统，进行Cs：O激活，在所述GaAs发射层表面沉积一层约1纳米的Cs：O激活层6，使之达到负电子亲和势状态。

参见图3所示的实施例1提供透射式光电阴极的吸收光谱与传统透射式光电阴极的吸收光谱的对比图，可知，本实施例1提供透射式光电阴极，通过多层光学选通膜、光学增透膜、GaAs发射层的共同调制，达到了分光谱响应的目的，不同区域仅响应一段光谱，各区域间重叠较少且所有波段构成对全波段的响应，每一区域的吸收截止比均达到约2-4个数量级，非信号波段光均得到了很好的抑制；同时，由于各区域的光学选通膜和光学增透膜均具有高增透效果。与宽光谱传统阴极相比，本发明阴极的吸收率更高，尤其地，在350-368、350-397纳米波段高出10-16％，400-448纳米波段高出10-27％，523-600波段高出10-13％，713-882纳米波段高出5-13％，因此本发明提供透射式光电阴极整体优于传统透射式光电阴极，具有高信噪比的分光谱响应的能力以及更高的量子效率，能够应用于多种领域的探测成像、图像监测及多波段图像融合，具有更加广泛的应用前景。

实施例2

本实施例中的透射式光电阴极组件结构自下而上依次为：TiO₂/SiO₂多层光学选通膜、光学玻璃、光学增透膜、In_0.15Ga_0.25Al_0.6As缓冲层、In_0.15Ga_0.85As发射层、Cs：O激活层。

所述TiO₂/SiO₂光学选通膜制作在所述光学玻璃外表面，为包括交替生长的TiO₂和SiO₂的光学选通膜，具有选通作用。所述光学选通膜分为1-1～1-3三个区域，依次对如下波段具有选通作用：400-5500纳米、550-710纳米、710-910纳米。

所述发射层p型掺杂浓度10¹⁹cm^-3量级均匀掺杂，或掺杂浓度由所述缓冲层/所述发射层界面到表面从10¹⁹cm^-3到10¹⁸cm^-3逐渐降低，In_0.15Ga_0.25Al_0.6As的p型掺杂浓度10¹⁷-10¹⁸cm^-3；所述发射层5分为5-1～5-3三个区域，依次为5-1：400纳米GaAs，5-2：400纳米GaAs/5纳米GaAlAs/800纳米GaAs，5-3：400纳米GaAs/5纳米GaAlAs/800纳米GaAs/5纳米GaAlAs/800纳米GaAs，与所述光学选通膜的1-1～1-3区域一一对应；

所述GaAlAs缓冲层分为4-1～4-3三个区域，Al组分0.8-0.9，与所述光学选通膜的1-1～1-3区域一一对应。所述缓冲层的三个区域的厚度均为100-200微米，p型掺杂浓度为10¹⁸～10¹⁹cm^-3量级，或掺杂浓度由所述缓冲层与所述发射层界面到发射层表面从10¹⁹cm^-3到10¹⁸cm^-3逐渐降低；

所述光学增透膜分为3-1～3-3三个区域，与所述光学选通膜的1-1～1-3区域一一对应；其中，所述光学增透膜3-1区域，自所述玻璃窗表面始依次为：43纳米Si₃N₄、16纳米SiO₂、48.5纳米Si₃N₄、73.5纳米SiO₂、60纳米Si₃N₄；所述光学增透膜3-2区域，自所述玻璃窗表面始依次为：90纳米Si₃N₄、7.5纳米SiO₂、90纳米Si₃N₄、109纳米SiO₂、73.5纳米Si₃N₄；所述光学增透膜3-3区域，自所述玻璃窗表面始依次为：194纳米Si₃N₄、141.5纳米SiO₂、107纳米Si₃N₄；

所述Cs：O激活层同实施例1。

实施例2中的光电阴极的制备方法如下：

步骤(1)：同实施例1，在所述光学玻璃外表面制作所述光学选通膜，且所述光学选通膜分为1-1～1-3三个区域；

步骤(2)：同实施例1，其中，所述发射层替换为400纳米GaAs/5纳米GaAlAs/800纳米GaAs/5纳米GaAlAs/800纳米GaAs，所述缓冲层4替换为GaAlAs，Al组分0.8-0.9，所述缓冲层、所述发射层的三个区域与所述光学选通膜的1-1～1-3区域均一一对应；

步骤(3)：同实施例1，其中，所述光学增透膜的层数、每一层厚度根据响应区域的不同而不同，见实施例2所述光学增透膜描述；

步骤(4)：同实施例1；

步骤(5)：同实施例1，其中，所述发射层5替换为400纳米GaAs/5纳米GaAlAs/800纳米GaAs/5纳米GaAlAs/800纳米GaAs，通过刻蚀自1-1～1-3的每一区域厚度依次达到400纳米的GaAs厚度、400纳米的GaAs/5纳米GaAlAs/800纳米GaAs、400纳米GaAs/5纳米GaAlAs/800纳米GaAs/5纳米GaAlAs/800纳米GaAs；

步骤(6)：同实施例1。

本实施例提供的透射式光电阴极，见图4，从400-910纳米波段范围内响应三个分光谱，非信号光波段得到很好的抑制；采用薄GaAlAs作为GaAs层之间的隔离层，发射面更利于成像；本实施例提供的透射式光电阴极的量子效率整体上高于传统阴极，尤其在400-420纳米、421-550纳米、551-680纳米。706-880纳米的吸收率，分别高出传统阴极27-29％、6-26％、5-13％、5-18％，因此本发明提供的光电阴极对各分光谱的响应均具有较高的响应截止比和更高的量子效率，有望在宽、窄光谱响应领域得到更广泛的应用。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。