In the field of particle accelerator physics, one of the main topics of research is the development of high-performance electron sources. A promising class of materials for this purpose and the topic of this work are alkali antimonides. Based on density functional theory, the G0W0 method, and the Bethe-Salpeter equation we calculate the fundamental properties of a multitude of crystals. Furthermore, we present a theoretical framework to calculate the quantum efficiency of semiconducting photocathodes through an implementation of the three-step model based on many-body perturbation theory. To validate this model, we compare its results against experimental measurements for representative crystals and demonstrate a very good agreement between experiment and our theoretical representation. The results allow us to better understand the physics behind the measured spectral response and provide a pathway for the rational design of the next-generation of electron sources.
Von zentraler Bedeutung in der Beschleunigerphysik ist die Entwicklung von leistungsfähigen Elektronenquellen. Für diesen Zweck sind Alkali-Antimonide sehr vielversprechend und Thema dieser Arbeit. Basierend auf der Dichtefunktionaltheorie, der G0W0-Näherung sowie der Bethe-Salpeter-Gleichung berechnen wir die grundlegenden Eigenschaften einer Vielzahl von Materialien. Darüber hinaus stellen wir ein theoretisches Modell vor, mit dem wir die Quanteneffizienz von halbleitenden Photokathoden bestimmen können. Es kombiniert Spicers Drei-Stufen-Modell mit Ergebnissen der Vielteilchen-Störungstheorie. Zur Validierung vergleichen wir die Ergebnisse mit experimentiellen Datensätzen und zeigen eine sehr gute Übereinstimmung für repräsentative Materialien. Unsere Ergebnisse bieten ein besseres Verständnis der physikalischen Gründe für die gemessene Quanteneffizienz von Photokathoden und öffnen damit den Weg für eine sinnvoll gerichtete Weiterentwicklung von Photokathoden als Elektronenquellen.
