新的表面涂层技术使材料的电子发射增加七倍

12年2023月XNUMX日（Nanowerk新闻）一个国际研究小组开发了一种新的表面涂层技术，能够显着增加材料中的电子发射（应用物理快报, “Work function lowering of LaB6 by monolayer hexagonal boron nitride coating for improved photo- and thermionic-cathodes”）。他们的突破预计将提高高效电子源的生产，并提高电子显微镜、电子束光刻系统和同步加速器辐射设施的性能。 自由电子是那些不与特定原子或分子结合、在材料内自由移动的电子。它们在从光反应器、显微镜到加速器的广泛应用中发挥着至关重要的作用。 LaB 的光电发射电子显微镜 (PEEM) 和热电子发射显微镜 (TEEM) 图像6 表面涂有石墨烯（Gr）和六方氮化硼。图像中的明亮区域表明有大量发射的电子。 （图片来源：东北大学） 衡量自由电子性能的一项特性是功函数：电子从材料表面逃逸到真空中所需的最小能量。功函数低的材料需要较少的能量来去除电子并使其自由移动；而具有高功函数的材料需要更多的能量来去除电子。 较低的逸出功对于提高电子源的性能至关重要，并有助于开发可在电子显微镜、加速器科学和半导体制造等各个领域实际应用的先进材料和技术。 目前，六硼化镧（LaB6）因其高稳定性和耐用性而被广泛应用于电子源。改进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). 石墨烯和六方氮化硼涂层的功函数调制机制示意图。当 LaB6 通过涂层与涂层材料接触，它们的费米能级（EF）变得相等。涂层 LaB 的情况6 使用石墨烯（（a），（b）），石墨烯涂层后的功函数W大于LaB原始功函数6,WLaB6。另一方面，在hBN涂层的情况下((d)、(e))，hBN涂层后的功函数W低于WLaB6。图（c）和（f）显示了通过第一性原理计算的费用重新分配。 （图片来源：东北大学 该小组进行的光发射电子显微镜和热电子发射电子显微镜证实，与未涂层和未涂层​​相比，其功函数较低 石墨烯 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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• Sumber: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62980.php