Une équipe de chercheurs de Cornell a développé un film ultra-mince d'antimoniure de césium qui peut être utilisé comme photocathode très efficace. Dans leur article publié dans la revue Physical Review Letters , le groupe décrit son approche de la création de la photocathode et ses performances par rapport aux photocathodes conventionnelles.

Une photocathode est un dispositif qui convertit les photons en électrons par effet photoélectrique. En pratique, de tels dispositifs sont constitués d'un matériau qui libère un électron lorsqu'il est frappé par un photon. Lorsqu'un grand nombre d'électrons sont produits, ils peuvent être rassemblés en un faisceau pour être utilisés dans des applications telles que les lasers à électrons libres et la diffraction d'électrons. Au fur et à mesure que la technologie a mûri, les scientifiques ont continué à rechercher des moyens d'augmenter l'efficacité de ces dispositifs (une mesure du nombre d'électrons libérés par rapport au nombre de photons qui frappent la photocathode). Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont développé un nouveau type de photocathode utilisant de l'antimoine et du césium.

L'équipe a appliqué une forme d'épitaxie, d'antimoine et de césium qui avait subi un processus de filtrage extrêmement minutieux et sublimé à l'intérieur d'une chambre à vide où ils se sont condensés sur un substrat en carbure de silicium. L'action s'est produite une couche atomique à la fois avec la structure atomique du matériau qui a été créé dans la même orientation que le substrat, garantissant qu'il était exempt de défauts. Les films ultrafins qui en résultaient ne faisaient que 4 nm d'épaisseur et pouvaient être utilisés comme photocathode.

L'équipe a ensuite procédé à l'analyse du film (à l'aide de différents types de spectroscopie et de diffraction électronique) pour s'assurer qu'il était bien sans défaut et que les couches avaient été déposées sur le substrat de la manière prévue. Satisfaits de leurs résultats, ils ont commencé à tester le film pour voir comment il se comparait aux films conventionnels.

Ils ont découvert que lors de la conversion de la lumière verte en électrons, l'efficacité de leur photocathode était supérieure à 2 % et que son processus était aussi court que 10 fs, nettement plus rapide que les photocathodes conventionnelles. Ils concluent que des photocathodes similaires pourraient être utilisées pour créer de nouveaux dispositifs avec des améliorations significatives de la luminosité. + Explorer plus loin

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