새로운 표면 코팅 기술은 재료의 전자 방출을 XNUMX배 증가시킵니다.

12 년 2023 월 XNUMX 일 (나노 워크 뉴스) 국제연구그룹이 소재의 전자 방출을 획기적으로 증가시킬 수 있는 새로운 표면코팅 기술을 개발했다.응용 물리 편지, “LaB의 작업 기능 저하6 향상된 광음극 및 열이온 음극을 위한 단층 육각형 질화붕소 코팅에 의한 것”). 이들의 획기적인 발전은 고효율 전자원 생산을 향상시키고 전자현미경, 전자빔 리소그래피 시스템, 싱크로트론 방사선 시설의 성능 향상으로 이어질 것으로 예상됩니다. 자유전자는 특정 원자나 분자에 묶여 있지 않고 물질 내에서 자유롭게 떠다니는 전자입니다. 이는 광반응기, 현미경부터 가속기에 이르기까지 광범위한 응용 분야에서 중요한 역할을 합니다. LaB의 광전자 방출 현미경(PEEM) 및 열전자 방출 현미경(TEEM) 이미지6 그래핀(Gr)과 hBN으로 코팅된 표면. 이미지의 밝은 부분은 방출된 전자의 수가 많다는 것을 나타냅니다. (이미지: 도호쿠 대학교) 자유 전자의 성능을 측정하는 한 가지 특성은 일함수입니다. 즉, 전자가 재료 표면에서 진공 상태로 빠져나가는 데 필요한 최소 에너지입니다. 일함수가 낮은 물질은 전자를 제거하고 자유롭게 움직일 수 있도록 하는 데 더 적은 에너지가 필요합니다. 일함수가 높은 물질은 전자를 제거하기 위해 더 많은 에너지가 필요합니다. 낮은 일함수는 전자 소스의 성능을 향상시키는 데 중요하며 전자 현미경, 가속기 과학, 반도체 제조 등 다양한 분야에서 실용적으로 응용할 수 있는 첨단 재료 및 기술 개발에 기여합니다. 현재 육붕소 란탄(LaB)6)는 높은 안정성과 내구성으로 인해 전자 소스에 널리 사용됩니다. LaB를 개선하기 위해6의 효율성을 고려하여 연구팀은 열적으로 안정적이고 융점이 높으며 가혹한 환경에서 매우 유용한 다용도 화합물인 육방정계 질화붕소(hBN)로 눈을 돌렸습니다. “우리는 코팅 LaB를 발견했습니다.6 hBN을 사용하면 일함수가 2.2eV에서 1.9eV로 낮아지고 전자 방출이 증가했습니다.”라고 이번 연구의 공동 저자이자 현재 일본 대학(이전 도호쿠 대학 첨단 재료 종합 연구 연구소)의 부교수인 슈이치 오가와(Shuichi Ogawa)는 말했습니다. 그래핀과 hBN 코팅에 의한 일함수 변조 메커니즘의 개략도. 랩할 때6 코팅재와 코팅재가 코팅에 의해 접촉하면 페르미 준위(EF)가 동일해집니다. 코팅 LaB의 경우6 그래핀((a), (b))의 경우 그래핀 코팅 후 일함수 W가 LaB의 원래 일함수보다 큽니다.6, WLab6. 반면, hBN 코팅((d), (e))의 경우, hBN 코팅 후의 일함수 W는 WLaB보다 낮다.6. 그림 (c)와 (f)는 제1원리 계산에 따른 전하 재분배를 보여줍니다. (사진: 도호쿠대학교 광전자현미경과 열이온방출전자현미경을 통해 연구진이 수행한 결과, 코팅되지 않은 것과 비교하여 낮은 일함수를 확인함) 그래 핀 코팅된 영역. 앞으로 Ogawa와 그의 동료들은 코팅 기술을 연마하기를 희망합니다. “LaB에 hBN을 코팅하는 기술 개발은 아직 필요”6표면이 산화되지 않은 것 뿐만 아니라 LaB를 코팅하는 방법도 있습니다.6 뾰족한 삼각형 모양의 전자 소스.”

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