新しい表面コーティング技術により、材料の電子放出がXNUMX倍に増加

12年2023月XNUMX日（Nanowerkニュース) 国際研究グループは、材料内の電子放出を大幅に増加させることができる新しい表面コーティング技術を開発しました (アプライドフィジックスレターズ, “Work function lowering of LaB6 by monolayer hexagonal boron nitride coating for improved photo- and thermionic-cathodes”）。これらのブレークスルーにより、高効率電子源の生産が向上し、電子顕微鏡、電子線描画装置、放射光施設の性能向上につながることが期待されています。自由電子とは、特定の原子や分子に束縛されず、物質内を自由に動き回る電子のことです。これらは、光反応器や顕微鏡から加速器に至るまで、幅広い用途で重要な役割を果たしています。 LaB の光電子放出顕微鏡 (PEEM) および熱電子放出顕微鏡 (TEEM) 画像6 表面はグラフェン（Gr）とhBNでコーティングされています。画像内の明るい領域は、多数の電子が放出されていることを示しています。 (画像: 東北大学) 自由電子の性能を測る特性の 1 つは仕事関数です。仕事関数は、電子が材料表面から真空中に逃げるのに必要な最小エネルギーです。仕事関数が低い材料は、電子を除去して自由に動き回るのに必要なエネルギーが少なくなります。一方、仕事関数の高い材料は、電子を除去するためにより多くのエネルギーを必要とします。仕事関数の低下は電子源の性能向上にとって重要であり、電子顕微鏡、加速器科学、半導体製造などのさまざまな分野で実用化できる先端材料や技術の開発に貢献します。現在、六ホウ化ランタン（LaB）6）安定性と耐久性が高いため、電子源として広く使用されています。 LaBを改善するには6‘s efficiency, the research group turned to hexagonal boron nitride (hBN), a versatile chemical compound that is thermally stable, possesses a high melting point, and is very useful in harsh environments, “We discovered that coating LaB6 with hBN lowered the work function from 2.2 eV to 1.9 eV and increased electron emission,” said Shuichi Ogawa, co-author of the study and current associate professor at Nihon University (formerly at Tohoku University’s Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials). グラフェンとhBNコーティングによる仕事関数変調機構の模式図。 LaBの場合6 コーティングによりコーティング材料とコーティング材料が接触すると、それらのフェルミ準位（EF）は等しくなります。 LaBコーティングの場合6 グラフェンの場合 ((a)、(b))、グラフェン コーティング後の仕事関数 W は、LaB の元の仕事関数よりも大きくなります。6、WLaB6。一方、hBN コーティングの場合 ((d)、(e))、hBN コーティング後の仕事関数 W は WLaB よりも低くなります。6。図(c)、(f)は第一原理計算による電荷の再分配を示しています。 （画像：東北大学グループが実施した光電子放出電子顕微鏡と熱電子放出電子顕微鏡により、コーティングなしやコーティングなしの製品と比較して仕事関数が低いことが確認されました） グラフェン coated regions. Looking ahead, Ogawa and his colleagues hope to hone the coating technique. “We still need to develop a technique for coating hBN onto LaB6‘s non-oxidized surface, as well as a way to coat LaB6 electron sources with a pointed triangular shape.”

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