เทคโนโลยีการเคลือบพื้นผิวใหม่ช่วยเพิ่มการปล่อยอิเล็กตรอนของวัสดุเจ็ดเท่า

12 พ.ค. 2023 (ข่าวนาโนเวิร์ค) กลุ่มวิจัยระหว่างประเทศได้พัฒนาเทคโนโลยีการเคลือบพื้นผิวใหม่ที่สามารถเพิ่มการปล่อยอิเล็กตรอนในวัสดุได้อย่างมีนัยสำคัญ (ประยุกต์ฟิสิกส์จดหมาย, “Work function lowering of LaB6 by monolayer hexagonal boron nitride coating for improved photo- and thermionic-cathodes”). ความก้าวหน้านี้คาดว่าจะปรับปรุงการผลิตแหล่งกำเนิดอิเล็กตรอนที่มีประสิทธิภาพสูง และนำไปสู่การเพิ่มประสิทธิภาพในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ระบบการพิมพ์หินลำแสงอิเล็กตรอน และสิ่งอำนวยความสะดวกด้านรังสีซินโครตรอน อิเล็กตรอนอิสระคืออิเล็กตรอนที่ไม่ได้จับกับอะตอมหรือโมเลกุลใดอะตอมหนึ่งโดยเฉพาะ และเกิดความสงสัยอย่างอิสระภายในวัสดุ มีบทบาทสำคัญในการใช้งานที่หลากหลาย ตั้งแต่เครื่องปฏิกรณ์ด้วยแสงและกล้องจุลทรรศน์ไปจนถึงเครื่องเร่งปฏิกิริยา กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านแสง (PEEM) และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านความร้อน (TEEM) ของห้องปฏิบัติการ6 พื้นผิวเคลือบด้วยกราฟีน (Gr) และ hBN บริเวณที่สว่างในภาพบ่งชี้ว่ามีอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจำนวนมาก (ภาพ: มหาวิทยาลัย Tohoku) คุณสมบัติอย่างหนึ่งที่ใช้วัดประสิทธิภาพของอิเล็กตรอนอิสระคือฟังก์ชันการทำงาน: พลังงานขั้นต่ำที่จำเป็นสำหรับอิเล็กตรอนในการหลบหนีจากพื้นผิววัสดุไปสู่สุญญากาศ วัสดุที่มีฟังก์ชันการทำงานต่ำต้องใช้พลังงานน้อยลงในการขจัดอิเล็กตรอนและทำให้พวกมันเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ ในขณะที่วัสดุที่มีฟังก์ชันการทำงานสูงต้องการพลังงานมากขึ้นเพื่อกำจัดอิเล็กตรอน ฟังก์ชั่นการทำงานที่ต่ำกว่ามีความสำคัญอย่างยิ่งในการเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของแหล่งกำเนิดอิเล็กตรอน และมีส่วนช่วยในการพัฒนาวัสดุและเทคโนโลยีขั้นสูงที่สามารถนำไปใช้งานจริงในสาขาต่างๆ เช่น กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน วิทยาศาสตร์เครื่องเร่ง และการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ปัจจุบันมีเฮกซาบอไรด์แลนทานัม (LaB6) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับแหล่งกำเนิดอิเล็กตรอนเนื่องจากมีความเสถียรและความทนทานสูง เพื่อปรับปรุง 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). แผนผังของกลไกการปรับฟังก์ชันการทำงานโดยการเคลือบกราฟีนและ hBN เมื่อแล็บ6 และวัสดุเคลือบสัมผัสกันโดยการเคลือบ ระดับเฟอร์มี (EF) จะเท่ากัน ในกรณีเคลือบแล็บ6 ด้วยกราฟีน ((a), (b)) ฟังก์ชันการทำงาน W หลังจากการเคลือบกราฟีนมีขนาดใหญ่กว่าฟังก์ชันการทำงานดั้งเดิมของ LaB6, ดับเบิ้ลยูลาบี6. ในทางกลับกัน ในกรณีของการเคลือบ hBN ((d), (e)) ฟังก์ชันการทำงาน W หลังจากการเคลือบ hBN จะต่ำกว่า WLaB6. ตัวเลข (c) และ (f) แสดงการกระจายค่าใช้จ่ายตามการคำนวณหลักการแรก (ภาพ: กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบปล่อยแสงของมหาวิทยาลัยโทโฮกุ และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบปล่อยความร้อนแบบเทอร์โมนิกที่ดำเนินการโดยกลุ่มนี้ ยืนยันว่ามีฟังก์ชันการทำงานที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับกล้องจุลทรรศน์แบบไม่เคลือบและ กราฟีน 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.”

• เนื้อหาที่ขับเคลื่อนด้วย SEO และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ รับการขยายวันนี้
• เพลโตไอสตรีม. ข้อมูลอัจฉริยะ Web3 ขยายความรู้ เข้าถึงได้ที่นี่.
• การสร้างอนาคตโดย Adryenn Ashley เข้าถึงได้ที่นี่.
• ซื้อและขายหุ้นในบริษัท PRE-IPO ด้วย PREIPO® เข้าถึงได้ที่นี่.
• ที่มา: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62980.php