CN113113277B - 反、透射式石墨烯光电阴极及其制备和激活方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了反、透射式石墨烯光电阴极及其制备和激活方法，该阴极包括衬底层、p型石墨烯发射层和Cs/O激活层。制备方法包括：将苯基硼酸粉末加热升华至退火处理后的铜箔上，冷却后生成单层硼掺杂石墨烯；将硼掺杂石墨烯逐层转移至目标衬底，形成p型石墨烯发射层；在p型石墨烯发射层表面进行Cs/O激活，由此制得反、透射式石墨烯光电阴极。激活方法包括铯、氧源激活两步，其中第一步激活中采用卤素灯白光光源垂直照射光电阴极面，第二步激活中采用蓝紫光激光器垂直照射光电阴极面。本发明能获得稳定性好，且可用于真空光电探测器件和真空电子源的反、透射式石墨烯光电阴极。

Description

反、透射式石墨烯光电阴极及其制备和激活方法
技术领域
本发明属于光电发射材料技术领域，特别涉及一种反、透射式石墨烯光电阴极及其制备和激活方法。
背景技术
石墨烯具有零带隙、低导电率、常温下超高电子迁移率，高导热性以及其量子霍尔效应和独特的光吸收等优良特性，石墨烯本身是由sp2杂化的碳原子紧密排列而形成的蜂窝状二维晶体，是构成众多碳基材料的基本结构单元。因此，这种独特的二维结构赋予了其优异的电学、光学等性能，使其在光电器件领域具有得天独厚的优势。
目前在金属光电阴极的实际应用中，采用反射式工作模式，使入射光照射到阴极表面激发产生电子，然后电子从表面逸出，该类型阴极较低的量子效率是阻碍其实用化发展的技术难题之一，因此，如何制备出量子效率高的光电阴极显得至关重要。对于光电阴极而言，可以把光电发射看作一个三步过程：第一步是光子的吸收，在固体中产生电子；第二步是电子向真空界面运动；第三步是电子越过表面势垒逸入真空。对于铜、铝、镁、钇等金属光电阴极，由于其在光谱的可见光区具有高的反射率，入射光很大一部分因反射面而损失，导致金属光电阴极的量子效率普遍较低，此外还需要用大功率的紫外光源激发产生光电子。虽然A.Lorusso等人通过脉冲激光沉积技术改善了镁金属光电阴极的表面清洁程度，使266nm波长下的量子效率提高到了10-3数量级，但是如何获得对可见光响应，且具有高量子效率和高稳定性的光电阴极仍然是亟待解决的难题，因此能否基于石墨烯的优点探索一种新型反射式光电阴极需要深入研究。
在半导体透射式光电阴极应用中，阴极量子效率随时间的快速衰减是阻碍半导体透射式光电阴极在光电探测成像器件和真空电子源实用化发展的技术难题之一。因此，能够制备出稳定性好且量子效率较高的透射式光电阴极就变得至关重要。透射式阴极的实验研究工作早期进展缓慢，制备起来比较困难，Y.Z.Liu等人在白宝石衬底上外延生长掺锌的p型单晶或多晶GaAs层，但是得到的阴极量子效率很低，其原因是阴极层和衬底层晶格常数不同，形成了失配缺陷。虽然后来发明的“反转结构”模式生长方法改善了阴极材料质量，但是透射式III-V族光电阴极的生长和制备仍然存在工艺复杂、设备条件要求高的问题，同时使用Ⅲ-Ⅴ族半导体作为电子发射层也存在真空环境要求高、对残气抵抗力差以及稳定性差等问题，因此急需一种能够对可见光响应、对真空环境要求低、具有高稳定性且容易制备的新型透射式光电阴极。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术存在的问题，鉴于石墨烯对残余气体分子的不渗透性、化学官能团与氢的容易结合性、与碱金属的显著吸附性等几种特性，提供一种反、透射式石墨烯光电阴极及其制备和激活方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种反射式石墨烯光电阴极，该光电阴极包括自下而上依次设置的衬底层、p型石墨烯发射层以及Cs/O激活层，光从Cs/O激活层入射，电子从Cs/O激活层逸出。
进一步地，所述衬底层的材料为Cu或Ni或Si或SiO2或玻璃或石英或蓝宝石或氟化镁或GaAs或InGaAs或GaAsP或GaAlAs或GaN或InGaN或GaAlN。
进一步地，所述p型石墨烯发射层采用苯基硼酸作为硼源的掺杂石墨烯CVD生长方法进行制备。
进一步地，所述p型石墨烯发射层中的石墨烯层数不超过20层。
进一步地，所述Cs/O激活层的厚度为0.5～1.5nm。
一种反射式石墨烯光电阴极的制备方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1，将苯基硼酸粉末加热升华至退火处理后的铜箔上，冷却后生成单层硼掺杂石墨烯；
步骤2，将铜箔上生长的硼掺杂石墨烯逐层转移至目标衬底即衬底层，之后判断硼掺杂石墨烯的层数是否达到预设层数，若是，则执行下一步，否则重复执行步骤1和步骤2，直至石墨烯层数满足要求，形成p型石墨烯发射层；
步骤3，通过真空激活工艺，在p型石墨烯发射层表面进行Cs/O激活，由此制备得到反射式石墨烯光电阴极。
一种反射式石墨烯光电阴极的激活方法，所述方法包括铯、氧源激活两步，其中第一步激活过程中采用一个卤素灯白光光源垂直照射光电阴极面，第二步激活过程中采用蓝紫光激光器垂直照射光电阴极面，该方法具体包括以下步骤：
步骤1，开启卤素灯白光光源垂直照射光电阴极面，同时开启铯源，使得光电阴极产生的光电流逐渐上升，直至光电流上升平稳，到达峰值；
步骤2，更换蓝紫光激光光源激活，使得光电阴极产生的光电流逐渐上升，直至光电流上升平稳；
步骤3，开启氧源，使得光电流下降；
步骤4，当光电流下降平缓后，关闭氧源，光电流上升；
步骤5，重复步骤3和4，直到光电流峰值不再增加，关闭氧源；
步骤6，待光电流上升至峰值，关闭铯源，并关闭激光器，激活结束。
一种透射式石墨烯光电阴极，该光电阴极包括自上而下依次设置的衬底层、p型石墨烯发射层以及Cs/O激活层，光从衬底层入射，电子从Cs/O激活层逸出。
一种透射式石墨烯光电阴极的制备方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1，将苯基硼酸粉末加热升华至退火处理后的铜箔上，冷却后生成单层硼掺杂石墨烯；
步骤2，将铜箔上生长的硼掺杂石墨烯逐层转移至目标衬底即衬底层，之后判断硼掺杂石墨烯的层数是否达到预设层数，若是，则执行下一步，否则重复执行步骤1和步骤2，直至石墨烯层数满足要求，形成p型石墨烯发射层；
步骤3，通过真空激活工艺，在p型石墨烯发射层表面进行Cs/O激活，由此制备得到透射式石墨烯光电阴极。
一种透射式石墨烯光电阴极的制备方法，所述方法包括铯、氧源激活两步，其中第一步激活过程中采用一个卤素灯白光光源垂直照射光电阴极面，第二步激活过程中采用蓝紫光激光器垂直照射光电阴极面，该方法具体包括以下步骤：
步骤1，开启卤素灯白光光源垂直照射光电阴极面，同时开启铯源，使得光电阴极产生的光电流逐渐上升，直至光电流上升平稳，到达峰值；
步骤2，更换蓝紫光激光光源激活，使得光电阴极产生的光电流逐渐上升，直至光电流上升平稳；
步骤3，开启氧源，使得光电流上升；
步骤4，当光电流上升平缓后，关闭氧源；
步骤5，待光电流再次上升平缓后，开启氧源，光电流下降；
步骤6，待光电流下降平缓后，关闭氧源，光电流上升；
步骤7，重复步骤5和6，直到光电流峰值不再增加，关闭氧源；
步骤8，待光电流上升至峰值，关闭铯源，并关闭激光器，激活结束。
进一步地，激活方法中的所有步骤均在真空系统中进行，所述真空系统的真空度不低于10-4Pa数量级，阴极加热温度不高于500℃。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明提出的反射式光电阴极采用p型石墨烯作为电子发射层，发射层层数易于调控，有利于制备更高电子发射性能的光电阴极；2)本发明提出的反射式光电阴极与传统的金属光电阴极相比，除了具有同样较好的稳定性，还具有对可见光响应、量子效率更高的优点，可应用于真空光电探测器件和真空电子源；3)本发明提出的透射式光电阴极采用p型石墨烯作为电子发射层，鉴于石墨烯的原子层厚度和独特的光吸收等优良特性，使光电阴极在更复杂的情况下保持优良的电子发射性能；4)本发明提出的透射式光电阴极与传统的Ⅲ-Ⅴ族光电阴极相比，具有更好的稳定性、对真空环境要求低、且容易制备等优点，可应用于光电探测成像器件和真空电子源。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为一个实施例中反射式石墨烯光电阴极结构图。
图2为一个实施例中反射式石墨烯光电阴极激活方法流程图。
图3为一个实施例中反射式石墨烯光电阴极第一步激活过程的光电流曲线图。
图4为一个实施例中反射式石墨烯光电阴极第二步激活过程的光电流曲线图。
图5为一个实施例中透射式石墨烯光电阴极结构图。
图6为一个实施例中透射式石墨烯光电阴极制备流程图。
图7为一个实施例中透射式石墨烯光电阴极第一步激活过程的光电流曲线图。
图8为一个实施例中透射式石墨烯光电阴极第二步激活过程的光电流曲线图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在一个实施例中，结合图1，提供了一种反射式石墨烯光电阴极，该光电阴极包括自下而上依次设置的衬底层3、p型石墨烯发射层2以及Cs/O激活层1，光从Cs/O激活层1入射，电子从Cs/O激活层1逸出。
进一步地，在其中一个实施例中，所述衬底层3的材料为Cu或Ni或Si或SiO2或玻璃或石英或蓝宝石或氟化镁或GaAs或InGaAs或GaAsP或GaAlAs或GaN或InGaN或GaAlN。
进一步地，在其中一个实施例中，所述p型石墨烯发射层2采用苯基硼酸作为硼源的掺杂石墨烯CVD生长方法进行制备。
进一步地，在其中一个实施例中，所述p型石墨烯发射层2中的石墨烯层数不超过20层。
进一步地，在其中一个实施例中，所述Cs/O激活层1的厚度为0.5～1.5nm。
在一个实施例中，结合图2，提供了一种反射式石墨烯光电阴极的制备方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1，将苯基硼酸粉末加热升华至退火处理后的铜箔上，冷却后生成单层硼掺杂石墨烯；
步骤2，将铜箔上生长的硼掺杂石墨烯逐层转移至目标衬底即衬底层，之后判断硼掺杂石墨烯的层数是否达到预设层数，若是，则执行下一步，否则重复执行步骤1和步骤2，直至石墨烯层数满足要求，形成p型石墨烯发射层；
步骤3，通过真空激活工艺，在p型石墨烯发射层表面进行Cs/O激活，由此制备得到反射式石墨烯光电阴极。
在一个实施例中，提供了一种反射式石墨烯光电阴极的激活方法，所述方法包括铯、氧源激活两步，其中第一步激活过程中采用一个卤素灯白光光源垂直照射光电阴极面，第二步激活过程中采用蓝紫光激光器垂直照射光电阴极面，该方法具体包括以下步骤：
步骤1，开启卤素灯白光光源垂直照射光电阴极面，同时开启铯源，使得光电阴极产生的光电流逐渐上升，直至光电流上升平稳，到达峰值；
步骤2，更换蓝紫光激光光源激活，使得光电阴极产生的光电流逐渐上升，直至光电流上升平稳；这里，平稳是指光电流变化的幅度小于预设阈值；
步骤3，开启氧源，使得光电流下降；
步骤4，当光电流下降平缓后，关闭氧源，光电流上升；这里，平缓是指光电流变化的幅度小于预设阈值；
步骤5，重复步骤3和4，直到光电流峰值不再增加，关闭氧源；
步骤6，待光电流上升至峰值，关闭铯源，并关闭激光器，激活结束。
进一步地，在其中一个实施例中，所述步骤1至步骤6均在真空系统中进行，所述真空系统的真空度不低于10-4Pa数量级，阴极加热温度不高于500℃。
作为一种具体示例，在其中一个实施例中，对本发明反射式石墨烯光电阴极的制备和激活进行进一步详细说明。
本实施例中，结合图2，将铜箔在1030℃下退火30分钟，待铜箔冷却至950℃，将苯基硼酸粉末加热至130℃升华，并通过氢气运送至铜箔，生长二十分钟后，再冷却至室温，由此得到单层硼掺杂石墨烯。
将铜箔上生长的硼掺杂石墨烯样品用去离子水和异丙醇清洗，然后在空气中干燥6个小时后，转移至镍衬底，由此得到单层硼掺杂石墨烯样品。重复上述过程n次，这样就得到了n层硼掺杂石墨烯样品。
将石墨烯样品送至真空系统激活位置，开始铯氧激活。
第一步激活过程用一个卤钨灯白光光源垂直照射阴极面，第二步激活过程用蓝紫光激光器垂直照射阴极面，通过实时测量和采集阴极产生的光电流来决定铯源、氧源的开或关。通过调节外接电流源的电流大小控制铯源、氧源通电放气量的大小。由于不同来源的铯氧源的放气量可能不同，因此激活过程中所使用的铯氧源电流大小也将不同，在更换铯氧源之后应该通过实验方法来获得合适的铯氧比，在本实施例中，激活过程中真空系统真空度不低于10-4Pa数量级，阴极加热温度为450℃，铯源电流大小为4.1A，氧源电流大小1.25A，具体步骤如下：
步骤1，开启卤素灯白光光源垂直照射光电阴极面，同时开启铯源，使得光电阴极产生的光电流逐渐上升，直至光电流上升平稳，到达峰值；
步骤2，更换蓝紫光激光光源激活，使得光电阴极产生的光电流逐渐上升，直至光电流上升平稳；
步骤3，开启氧源，使得光电流下降；
步骤4，当光电流下降平缓后，关闭氧源，光电流上升；
步骤5，重复步骤3和4，直到光电流峰值不再增加，关闭氧源；
步骤6，待光电流上升至峰值，关闭铯源，并关闭激光器，激活结束。
图3为第一步激活的光电流曲线，在激活过程中逐渐将铯源电流增加至4.1A，光电流逐渐上升，在光电流上升平稳后结束第一步激活，第一步激活结束时的光电流为7.8nA。图4为第二步激活的光电流曲线，激活开始前将光源更换为蓝紫光激光器，将铯源开启至4.1A，在光电流上升平缓后开启氧源1.25A，第一次关闭氧源后光电流上升加快，在光电流上升平缓后第二次开启氧源，15分钟后关闭氧源，在光电流上升平缓后第三次开启氧源，13分钟后关闭氧源，在光电流上升平缓后第四次开启氧源，12分钟后关闭氧源，在光电流上升平缓后关闭铯源，结束第二步激活，第二步激活结束时的光电流为1.12uA。
通过以上方式，本发明可以得到一种稳定性好，且可用于光电探测器件和真空电子源的反射式石墨烯光电阴极。本发明提出的反射式光电阴极采用p型石墨烯作为电子发射层，发射层层数易于调控，有利于制备更高电子发射性能的光电阴极，且与传统的金属光电阴极相比，除了具有同样较好的稳定性，本发明提出的光电阴极还具有对可见光响应、量子效率更高的优点，可应用于真空光电探测器件和真空电子源。
基于上述原理和内容，同理可以获得一种透射式石墨烯光电阴极。
在一个实施例中，结合图5，提供了一种透射式石墨烯光电阴极，该光电阴极包括自上而下依次设置的衬底层3、p型石墨烯发射层2以及Cs/O激活层1，光从衬底层3入射，电子从Cs/O激活层1逸出。
进一步地，在其中一个实施例中，所述衬底层3的材料为玻璃或石英或蓝宝石或氟化镁。
进一步地，在其中一个实施例中，所述p型石墨烯发射层2采用苯基硼酸作为硼源的掺杂石墨烯CVD生长方法进行制备。
进一步地，在其中一个实施例中，所述p型石墨烯发射层2中的石墨烯层数不超过20层。
进一步地，在其中一个实施例中，所述Cs/O激活层1的厚度为0.5～1.5nm。
在一个实施例中，结合图6，提供了一种透射式石墨烯光电阴极的制备方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1，将苯基硼酸粉末加热升华至退火处理后的铜箔上，冷却后生成单层硼掺杂石墨烯；
步骤2，将铜箔上生长的硼掺杂石墨烯逐层转移至目标衬底即衬底层，之后判断硼掺杂石墨烯的层数是否达到预设层数，若是，则执行下一步，否则重复执行步骤1和步骤2，直至石墨烯层数满足要求，形成p型石墨烯发射层；
步骤3，通过真空激活工艺，在p型石墨烯发射层表面进行Cs/O激活，由此制备得到透射式石墨烯光电阴极。
在一个实施例中，提供了一种透射式石墨烯光电阴极的激活方法，所述方法包括铯、氧源激活两步，其中第一步激活过程中采用一个卤素灯白光光源垂直照射光电阴极面，第二步激活过程中采用蓝紫光激光器垂直照射光电阴极面，该方法具体包括以下步骤：
步骤1，开启卤素灯白光光源垂直照射光电阴极面，同时开启铯源，使得光电阴极产生的光电流逐渐上升，直至光电流上升平稳，到达峰值；
步骤2，更换蓝紫光激光光源激活，使得光电阴极产生的光电流逐渐上升，直至光电流上升平稳；
步骤3，开启氧源，使得光电流上升；
步骤4，当光电流上升平缓后，关闭氧源；
步骤5，待光电流再次上升平缓后，开启氧源，光电流下降；
步骤6，待光电流下降平缓后，关闭氧源，光电流上升；
步骤7，重复步骤5和6，直到光电流峰值不再增加，关闭氧源；
步骤8，待光电流上升至峰值，关闭铯源，并关闭激光器，激活结束。
进一步地，在其中一个实施例中，所述步骤1至步骤8均在真空系统中进行，所述真空系统的真空度不低于10-4Pa数量级，阴极加热温度不高于500℃。
作为一种具体示例，在其中一个实施例中，对本发明透射式石墨烯光电阴极的制备和激活进行进一步详细说明。
本实施例中，结合图6，将铜箔在1030℃下退火30分钟，待铜箔冷却至950℃，将苯基硼酸粉末加热至130℃升华，通过氢气运送至铜箔，生长二十分钟后，再冷却至室温，由此得到单层硼掺杂石墨烯。
将铜箔上生长的硼掺杂石墨烯样品用去离子水和异丙醇清洗，然后在空气中干燥6个小时后，转移至石英衬底，由此得到单层硼掺杂石墨烯样品。重复上述过程n次，这样就得到了n层硼掺杂石墨烯样品。
将石墨烯样品送至真空系统激活位置，开始铯氧激活。
第一步激活过程用一个卤钨灯白光光源垂直照射阴极面，第二步激活过程用蓝紫光激光器垂直照射阴极面，通过实时测量和采集阴极产生的光电流来决定铯源、氧源的开或关。通过调节外接电流源电流的大小控制铯源、氧源通电放气量的大小。由于不同来源的铯氧源的放气量可能不同，因此激活过程中所使用的铯氧源电流大小也将不同，在更换铯氧源之后应该通过实验方法来获得合适的铯氧比，在本实施例中，激活过程中真空系统真空度不低于10-6Pa数量级，阴极加热温度为450℃，铯源电流大小为4.6A，氧源电流大小1.3A，具体步骤如下：
步骤1，开启卤素灯白光光源垂直照射光电阴极面，同时开启铯源，使得光电阴极产生的光电流逐渐上升，直至光电流上升平稳，到达峰值；
步骤2，更换蓝紫光激光光源激活，使得光电阴极产生的光电流逐渐上升，直至光电流上升平稳；
步骤3，开启氧源，使得光电流上升；
步骤4，当光电流上升平缓后，关闭氧源；
步骤5，待光电流再次上升平缓后，开启氧源，光电流下降；
步骤6，待光电流下降平缓后，关闭氧源，光电流上升；
步骤7，重复步骤5和6，直到光电流峰值不再增加，关闭氧源；
步骤8，待光电流上升至峰值，关闭铯源，并关闭激光器，激活结束。
图7为第一步激活的光电流曲线，在激活过程中逐渐将铯源电流增加至4.6A，光电流逐渐上升，第一步激活结束时的光电流为8.6nA。图8为第二步激活的光电流曲线，将铯源开启至4.6A，在光电流上升平缓后开启氧源1.25A，第一次关闭氧源后，光电流上升加快，在光电流上升平缓后第二次开启氧源，光电流下降，关闭氧源后光电流上升，第三次开启氧源后光电流下降，关闭后上升达到的峰值未超过前一次光电流峰值，第四次开启氧源一段时间后关闭，待光电流逐渐上升平缓后结束激活，第二步激活结束时的光电流为901nA。
通过以上方式，可以得到一种稳定性好，且可用于光电探测成像器件和真空电子源的透射式石墨烯光电阴极。透射式光电阴极采用p型石墨烯作为电子发射层，鉴于石墨烯的原子层厚度和独特的光吸收等优良特性，使光电阴极在更复杂的情况下保持优良的电子发射性能，此外与传统的Ⅲ-Ⅴ族光电阴极相比，该光电阴极具有更好的稳定性、对真空环境要求低、且容易制备等优点，可应用于光电探测成像器件和真空电子源。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种反射式石墨烯光电阴极，其特征在于，该光电阴极包括自下而上依次设置的衬底层(3)、p型石墨烯发射层(2)以及Cs/O激活层(1)，光从Cs/O激活层(1)入射，电子从Cs/O激活层(1)逸出。
2.根据权利要求1所述的反射式石墨烯光电阴极，其特征在于，所述衬底层(3)的材料为Cu或Ni或Si或SiO2或玻璃或石英或蓝宝石或氟化镁或GaAs或InGaAs或GaAsP或GaAlAs或GaN或InGaN或GaAlN。
3.根据权利要求2所述的反射式石墨烯光电阴极，其特征在于，所述p型石墨烯发射层(2)采用苯基硼酸作为硼源的掺杂石墨烯CVD生长方法进行制备。
4.根据权利要求3所述的反射式石墨烯光电阴极，其特征在于，所述p型石墨烯发射层(2)中的石墨烯层数不超过20层。
5.针对权利要求1所述反射式石墨烯光电阴极的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1，将苯基硼酸粉末加热升华至退火处理后的铜箔上，冷却后生成单层硼掺杂石墨烯；
步骤2，将铜箔上生长的硼掺杂石墨烯逐层转移至目标衬底即衬底层，之后判断硼掺杂石墨烯的层数是否达到预设层数，若是，则执行下一步，否则重复执行步骤1和步骤2，直至石墨烯层数满足要求，形成p型石墨烯发射层；
步骤3，通过真空激活工艺，在p型石墨烯发射层表面进行Cs/O激活，由此制备得到反射式石墨烯光电阴极。
6.针对权利要求1所述反射式石墨烯光电阴极的激活方法，其特征在于，所述方法包括铯、氧源激活两步，其中第一步激活过程中采用一个卤素灯白光光源垂直照射光电阴极面，第二步激活过程中采用蓝紫光激光器垂直照射光电阴极面，该方法具体包括以下步骤：
步骤1，开启卤素灯白光光源垂直照射光电阴极面，同时开启铯源，使得光电阴极产生的光电流逐渐上升，直至光电流上升平稳，到达峰值；
步骤2，更换蓝紫光激光光源激活，使得光电阴极产生的光电流逐渐上升，直至光电流上升平稳；
步骤3，开启氧源，使得光电流下降；
步骤4，当光电流下降平缓后，关闭氧源，光电流上升；
步骤5，重复步骤3和4，直到光电流峰值不再增加，关闭氧源；
步骤6，待光电流上升至峰值，关闭铯源，并关闭激光器，激活结束。
7.一种透射式石墨烯光电阴极，其特征在于，该光电阴极包括自上而下依次设置的衬底层(3)、p型石墨烯发射层(2)以及Cs/O激活层(1)，光从衬底层(3)入射，电子从Cs/O激活层(1)逸出。
8.针对权利要求7所述透射式石墨烯光电阴极的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1，将苯基硼酸粉末加热升华至退火处理后的铜箔上，冷却后生成单层硼掺杂石墨烯；
步骤2，将铜箔上生长的硼掺杂石墨烯逐层转移至目标衬底即衬底层，之后判断硼掺杂石墨烯的层数是否达到预设层数，若是，则执行下一步，否则重复执行步骤1和步骤2，直至石墨烯层数满足要求，形成p型石墨烯发射层；
步骤3，通过真空激活工艺，在p型石墨烯发射层表面进行Cs/O激活，由此制备得到透射式石墨烯光电阴极。
9.针对权利要求7所述透射式石墨烯光电阴极的制备方法，其特征在于，所述方法包括铯、氧源激活两步，其中第一步激活过程中采用一个卤素灯白光光源垂直照射光电阴极面，第二步激活过程中采用蓝紫光激光器垂直照射光电阴极面，该方法具体包括以下步骤：
步骤1，开启卤素灯白光光源垂直照射光电阴极面，同时开启铯源，使得光电阴极产生的光电流逐渐上升，直至光电流上升平稳，到达峰值；
步骤2，更换蓝紫光激光光源激活，使得光电阴极产生的光电流逐渐上升，直至光电流上升平稳；
步骤3，开启氧源，使得光电流上升；
步骤4，当光电流上升平缓后，关闭氧源；
步骤5，待光电流再次上升平缓后，开启氧源，光电流下降；
步骤6，待光电流下降平缓后，关闭氧源，光电流上升；
步骤7，重复步骤5和6，直到光电流峰值不再增加，关闭氧源；
步骤8，待光电流上升至峰值，关闭铯源，并关闭激光器，激活结束。
10.根据权利要求6或9所述的方法，其特征在于，方法的所有步骤均在真空系统中进行，所述真空系统的真空度不低于10-4Pa数量级，阴极加热温度不高于500℃。
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