La nueva tecnología de recubrimiento de superficies aumenta siete veces la emisión de electrones de los materiales

12 de mayo de 2023 (Noticias de Nanowerk) Un grupo de investigación internacional ha desarrollado una nueva tecnología de recubrimiento de superficies que es capaz de aumentar significativamente la emisión de electrones en los materiales (Applied Physics Letters, “Reducción de la función de trabajo de LaB6 por recubrimiento de nitruro de boro hexagonal monocapa para foto-cátodos y termoiónicos mejorados”). Se espera que su avance mejore la producción de fuentes de electrones de alta eficiencia y conduzca a un mayor rendimiento en microscopios electrónicos, sistemas de litografía por haz de electrones e instalaciones de radiación de sincrotrón. Los electrones libres son aquellos que no están ligados a un átomo o molécula específica, vagando libremente dentro de un material. Desempeñan un papel vital en una amplia gama de aplicaciones, desde fotorreactores y microscopios hasta aceleradores. Imágenes de microscopía electrónica de fotoemisión (PEEM) y microscopía de emisión de electrones térmicos (TEEM) de LaB6 superficie recubierta con grafeno (Gr) y hBN. Las áreas brillantes en las imágenes indican una gran cantidad de electrones emitidos. (Imagen: Universidad de Tohoku) Una propiedad que mide el desempeño de los electrones libres es la función de trabajo: la energía mínima requerida para que los electrones escapen de la superficie de un material al vacío. Los materiales con una función de trabajo baja requieren menos energía para eliminar electrones y hacerlos libres para moverse; mientras que los materiales con una función de trabajo alta necesitan más energía para eliminar electrones. Una función de trabajo más baja es fundamental para mejorar el rendimiento de las fuentes de electrones y contribuye al desarrollo de materiales y tecnologías avanzados que pueden tener aplicaciones prácticas en diversos campos, como la microscopía electrónica, la ciencia de los aceleradores y la fabricación de semiconductores. Actualmente, el hexaboruro de lantano (LaB6) se emplea ampliamente para fuentes de electrones debido a su alta estabilidad y durabilidad. Para mejorar el laboratorio6Para mejorar la eficiencia de, el grupo de investigación recurrió al nitruro de boro hexagonal (hBN), un compuesto químico versátil que es térmicamente estable, posee un alto punto de fusión y es muy útil en entornos hostiles, “Descubrimos que el recubrimiento LaB6 con hBN redujo la función de trabajo de 2.2 eV a 1.9 eV y aumentó la emisión de electrones”, dijo Shuichi Ogawa, coautor del estudio y actual profesor asociado en la Universidad de Nihon (anteriormente en el Instituto de Investigación Multidisciplinaria de Materiales Avanzados de la Universidad de Tohoku). Un diagrama esquemático del mecanismo de modulación de la función de trabajo por grafeno y recubrimiento de hBN. cuando laboratorio6 y el material de recubrimiento entran en contacto mediante el recubrimiento, sus niveles de Fermi (EF) se igualan. En el caso de recubrimiento LaB6 con grafeno ((a), (b)), la función de trabajo W después del recubrimiento de grafeno es mayor que la función de trabajo original de LaB6, WLaB6. Por otro lado, en el caso del recubrimiento con hBN ((d), (e)), la función de trabajo W después del recubrimiento con hBN es menor que WLaB6. Las figuras (c) y (f) muestran la redistribución de cargos por cálculo de primeros principios. (Imagen: la microscopía electrónica de fotoemisión de la Universidad de Tohoku y la microscopía electrónica de emisión termoiónica realizadas por el grupo confirmaron la función de trabajo más baja en comparación con los no recubiertos y grafeno regiones recubiertas. De cara al futuro, Ogawa y sus colegas esperan perfeccionar la técnica de recubrimiento. “Todavía necesitamos desarrollar una técnica para recubrir hBN sobre LaB6superficie no oxidada de 's, así como una forma de recubrir LaB6 fuentes de electrones con forma triangular puntiaguda”.

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• Fuente: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62980.php