Ny overflatebeleggingsteknologi øker materialenes elektronutslipp syv ganger

12. mai 2023 (Nanowerk Nyheter) En internasjonal forskningsgruppe har utviklet en ny overflatebeleggingsteknologi som er i stand til å øke elektronemisjonen betydelig i materialer (Applied Physics Letters, “Work function lowering of LaB6 by monolayer hexagonal boron nitride coating for improved photo- and thermionic-cathodes”). Deres gjennombrudd forventes å forbedre produksjonen av høyeffektive elektronkilder, og føre til økt ytelse i elektronmikroskoper, elektronstrålelitografisystemer og synkrotronstrålingsanlegg. Frie elektroner er de som ikke er bundet til et spesifikt atom eller molekyl, og lurer fritt i et materiale. De spiller en viktig rolle i et bredt spekter av bruksområder, fra fotoreaktorer og mikroskoper til akseleratorer. Fotoemisjonselektronmikroskopi (PEEM) og termisk elektronemisjonsmikroskopi (TEEM) bilder av LaB6 overflate belagt med grafen (Gr) og hBN. Lyse områder på bildene indikerer et stort antall utsendte elektroner. (Bilde: Tohoku University) En egenskap som måler ytelsen til frie elektroner er arbeidsfunksjon: minimumsenergien som kreves for at elektroner skal unnslippe fra en materialoverflate til et vakuum. Materialer med lav arbeidsfunksjon krever mindre energi for å fjerne elektroner og gjøre dem frie til å bevege seg rundt; mens materialer med høy arbeidsfunksjon trenger mer energi for å fjerne elektroner. En lavere arbeidsfunksjon er kritisk for å forbedre ytelsen til elektronkilder og bidrar til utviklingen av avanserte materialer og teknologier som kan ha praktiske anvendelser innen ulike felt, som elektronmikroskopi, akseleratorvitenskap og halvlederproduksjon. For tiden er heksaborid lantan (LaB6) er mye brukt for elektronkilder på grunn av sin høye stabilitet og holdbarhet. For å forbedre LaB6‘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). Et skjematisk diagram av arbeidsfunksjonsmodulasjonsmekanismen ved grafen og hBN-belegg. Når LaB6 og beleggmateriale kommer i kontakt ved belegg, blir deres Fermi-nivåer (EF) like. Når det gjelder belegg LaB6 med grafen ((a), (b)), er arbeidsfunksjonen W etter grafenbelegg større enn den opprinnelige arbeidsfunksjonen til LaB6, WLaB6. På den annen side, når det gjelder hBN-belegg ((d), (e)), er arbeidsfunksjonen W etter hBN-belegg lavere enn WLaB6. Figurene (c) og (f) viser omfordelingen av avgifter etter førsteprinsippberegning. (Bilde: Tohoku University fotoemisjonselektronmikroskopi og termionemisjonselektronmikroskopi utført av gruppen bekreftet den lavere arbeidsfunksjonen sammenlignet med ikke-belagte og graphene 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.”

• SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
• Minting the Future med Adryenn Ashley. Tilgang her.
• Kjøp og selg aksjer i PRE-IPO-selskaper med PREIPO®. Tilgang her.
• kilde: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62980.php