负电子亲和势GaN光电阴极由于其量子效率高、暗电流小、发射电子能量分布集中和稳定性好等诸多优点,在紫外探测和真空电子源等领域有着广泛的用途,受到了各国科研人员的广泛重视。为了提高GaN光电阴极的光电发射性能,有必要弄清其光电发射机理,提高其量子效率方面做出相关研究。本文围绕GaN光电阴极的光电发射理论、梯度掺杂理论与实验和不同结构阴极的光电发射性能比较与分析等方面开展了相关的研究。首先介绍了GaN光电阴极的国内外发展状况,明确了需要探索和研究的内容；其次,详细分析了GaN光电阴极的光电发射过程,对影响量子效率的重要因素进行了详细的讨论。研究了GaN(0001)面的Cs、O吸附机理,采用双偶极子模型计算了表面势垒对发射光电子能量分布的影响；接着研究了梯度掺杂GaN光电阴极的作用机理并进行了与均匀掺杂GaN光电阴极的对比实验,同时对梯度掺杂GaN光电阴极进行了Cs/O激活的实验研究；最后实验研究了同一样品在反射模式和透射模式下的量子效率特性对比分析,同时实验研究了掺杂浓度和阴极厚度对反射式GaN光电阴极量子效率的影响。