Nieuwe technologie voor oppervlaktecoating verhoogt de elektronenemissie van materialen met een factor zeven

12 mei 2023 (Nanowerk Nieuws) Een internationale onderzoeksgroep heeft een nieuwe oppervlaktecoatingtechnologie ontwikkeld die in staat is de elektronenemissie in materialen aanzienlijk te verhogen (Applied Physics Letters, “Work function lowering of LaB6 by monolayer hexagonal boron nitride coating for improved photo- and thermionic-cathodes”). Verwacht wordt dat hun doorbraak de productie van hoogefficiënte elektronenbronnen zal verbeteren en zal leiden tot betere prestaties in elektronenmicroscopen, elektronenbundellithografiesystemen en synchrotronstralingsfaciliteiten. Vrije elektronen zijn elektronen die niet gebonden zijn aan een specifiek atoom of molecuul en zich vrijelijk in een materiaal bevinden. Ze spelen een cruciale rol in een breed scala aan toepassingen, van fotoreactoren en microscopen tot versnellers. Foto-emissie-elektronenmicroscopie (PEEM) en thermische elektronenemissiemicroscopie (TEEM) beelden van LaB6 oppervlak bedekt met grafeen (Gr) en hBN. Heldere gebieden in de afbeeldingen duiden op een groot aantal geëmitteerde elektronen. (Afbeelding: Tohoku University) Een eigenschap die de prestatie van vrije elektronen meet is de werkfunctie: de minimale energie die nodig is om elektronen van een materiaaloppervlak naar een vacuüm te laten ontsnappen. Materialen met een lage werkfunctie hebben minder energie nodig om elektronen te verwijderen en ze vrij te maken om te bewegen; terwijl materialen met een hoge werkfunctie meer energie nodig hebben om elektronen te verwijderen. Een lagere werkfunctie is van cruciaal belang voor het verbeteren van de prestaties van elektronenbronnen en draagt ​​bij aan de ontwikkeling van geavanceerde materialen en technologieën die praktische toepassingen kunnen hebben op verschillende gebieden, zoals elektronenmicroscopie, versnellerwetenschap en halfgeleiderproductie. Momenteel wordt hexaboridelanthaan (LaB6) wordt veel gebruikt voor elektronenbronnen vanwege de hoge stabiliteit en duurzaamheid. Om LaB te verbeteren6‘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). Een schematisch diagram van het werkfunctiemodulatiemechanisme door grafeen- en hBN-coating. Wanneer LaB6 en coatingmateriaal door coating met elkaar in contact komen, worden hun Fermi-niveaus (EF) gelijk. In het geval van coating LaB6 met grafeen ((a), (b)) is de werkfunctie W na grafeencoating groter dan de oorspronkelijke werkfunctie van LaB6, WLaB6. Aan de andere kant is in het geval van hBN-coating ((d), (e)) de werkfunctie W na hBN-coating lager dan WLaB6. Figuren (c) en (f) tonen de herverdeling van kosten door berekening van de eerste principes. (Afbeelding: Tohoku University Foto-emissie-elektronenmicroscopie en thermionische emissie-elektronenmicroscopie uitgevoerd door de groep bevestigden de lagere werkfunctie vergeleken met niet-gecoate en grafeen 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.”

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoAiStream. Web3 gegevensintelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• De toekomst slaan met Adryenn Ashley. Toegang hier.
• Koop en verkoop aandelen in PRE-IPO-bedrijven met PREIPO®. Toegang hier.
• Bron: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62980.php