Immagine SEM della sorgente di elettroni basata su nanofili LaB6. Un'immagine a risoluzione atomica del grafene a strato singolo presa da un TEM dotato di questa sorgente di elettroni è mostrata nell'immagine in riquadro in alto a destra. Credito:Koji KimoNational Institute for Materials Science
Il National Institute for Materials Science (NIMS) e JEOL, Ltd. hanno sviluppato un esaboruro di lantanio (LaB6 ) pistola a emissione di campo basata su nanofili installabile su un microscopio elettronico a trasmissione (TEM) con correzione dell'aberrazione. Questa unità combinata è in grado di eseguire osservazioni con risoluzione atomica a una risoluzione energetica di 0,2 eV, la risoluzione più alta mai registrata per cannoni elettronici non monocromatici, con un'elevata stabilità di corrente dello 0,4%.
Per più di 20 anni sono stati compiuti sforzi infruttuosi per sviluppare pistole a emissione di campo utilizzando nanomateriali teoricamente ad alte prestazioni. È stato trovato difficile integrare una pistola a emissione di campo basata su nanofili in un microscopio elettronico senza comprometterne le proprietà fisiche, come la vita e la stabilità. Per questo motivo, le pistole a emissione di campo disponibili in commercio sono ancora dotate di aghi di tungsteno sviluppati più di mezzo secolo fa.
Questo team di ricerca NIMS-JEOL (1) ha sviluppato tecniche per sintetizzare chimicamente e far crescere nanofili a cristallo singolo di elevata purezza di LaB6 , noto per essere un eccellente materiale a catodo caldo emettitore di elettroni, (2) ha progettato un meccanismo di sorgente di elettroni in grado di emettere elettroni in modo efficiente e (3) ha sviluppato tecniche per estrarre un singolo nanofilo e integrarlo in una struttura di sorgente di elettroni ottimizzata.
LaB6 La sorgente di elettroni basata su nanofili presenta una serie di vantaggi:requisiti di condizioni di vuoto relativamente moderati, stabilità di corrente molto elevata, bassa tensione di estrazione, larghezza di distribuzione dell'energia del fascio di elettroni stretta ed elevata luminosità. Questa sorgente di elettroni può essere applicabile allo sviluppo di microscopi elettronici a emissione di campo di nuova generazione con una risoluzione spaziale ed energetica più elevata, strumenti potenzialmente preziosi nel campo dei semiconduttori e in quello medico.
La ricerca è stata pubblicata su Nature Nanotechnology .
Confronto delle distribuzioni di energia del fascio di elettroni della sorgente di elettroni basata su nanofili LaB6 (blu), della sorgente di elettroni a emissione di campo di tungsteno convenzionale (rosso) e della sorgente di elettroni Schottky convenzionale (grigio). Credito:Koji KimoNational Institute for Materials Science
Confronto dei rapporti di rumore della sorgente di elettroni basata su nanofili LaB6 (blu) e della sorgente di elettroni a emissione di campo di tungsteno convenzionale (rosso). Credito:Koji KimoNational Institute for Materials Science
