吴孔平，张 冷，王丹蓓，肖 柳，陈泽龙，张靖晨，张鹏展，刘 飞，汤 琨，叶建东，顾书林

(1.金陵科技学院电子信息工程学院，南京 211169； 2.南京大学电子科学与工程学院，南京 210093)

0 引 言

对金刚石表面进行处理来产生表面负电子亲和势已经引起研究人员的广泛兴趣[1-3]。金刚石的负电子亲和势(χ)是其导带最小值位于真空能级的上方，能大大地减小电子发射的能量势垒，即使在低温下导带电子也能跃迁至真空中[1-3]。结合金刚石优越的材料性能，负电子亲和势对金刚石在光阴极和热电子发射装置上的应用具有重要意义。目前，最广泛采取的办法是在金刚石表面上覆盖氢原子来产生表面负电子亲和势(χ)[4-5]。C—H表面化学键形成表面偶极子层，使得金刚石表面功函数由5 eV降低到3 eV[4]。

然而，尽管金刚石的功函数有所降低，但是对于低温热电子来说仍然太高，并且温度升高到500 ℃以上时，表面吸附的氢解吸脱附，导致金刚石的功函数显著增加[6]。其他的金刚石表面覆盖物，例如卤素[7]、氧[8]、碱金属卤化物[2]和碱金属氧化物[9]，也都被一一尝试过，这些研究表明：表面终端覆盖物都对金刚石表面电子亲和势产生一定的影响，要么功函数有所增加，要么在高温下是不稳定的。其中表面覆盖CsO时，金刚石表面产生了较低的功函数(～1.5 eV)，但是在377 ℃以上却表现出高度的不稳定性[10]。

对金刚石的界面设计与能带剪裁已经有了大量的探索与研究[11-13]，其中在Donnell 的工作中[11]，LiO覆盖金刚石表面产生了高达-3.9 eV的电子亲和势，从外延层的稳定性与负电子亲和势来考虑，LiO无疑是最佳的氧化物外延层。……