電界放出低速電子回折装置の開発と複雑な表面構造の解析

场发射慢电子衍射装置研制及复杂表面结构分析

基本信息

批准号：
20K05329
负责人：
水野清義
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K05329/
关键词：
低速電子回折電界放出電子表面構造解析

项目摘要

本研究では、これまでに利用されている低速電子回折装置と比較して、よりシャープな回折スポットを得るために、熱電子源を電界放出電子源に置き換えた装置の開発・改良を進めた。電界放出電子は、熱電子に比べてエネルギーの分散が小さく、コヒーレント長が長いため、回折スポットをさらにシャープにすることが可能である。電界放出電子源としてタングステン針を用い、その先端を電界誘起ガスエッチング法によって尖鋭化した。これにより、従来の熱電子源に比べて、回折スポットの半値幅が半分以下になった。また、引き出し電極や偏向電極をコンピュータ制御することにより、100 eVから500 eVという広い電子線のエネルギー範囲にわたって鮮明な回折パターンを得ることができるようになった。さらに、超高真空チャンバ内で針を加熱できるようにしたことにより、高い安定度を得ることができるようになった。また、複数のタングステン針を同時に尖鋭化する方法についても研究を行った。一方、タングステン針に替えて、六ホウ化ランタンの針の使用を検討した。六ホウ化ランタンの針は物質・材料研究機構の唐捷主席研究員らによって開発されたもので、化学的に非常に安定な物質であるために、長時間にわたって安定度の高い電界放出電流を得ることができるという優れた特徴を持っている。このため、六ホウ化ランタンの針を、本研究で開発した装置に導入し、そこから放出された電子線を使って回折パターンを得ることができるように装置の改良を行った。六ホウ化ランタン針の使用に際しては、加熱による針の清浄化と針先端に電界を加えて活性化する作業が必要であり、その条件などについて実験を行った。また、六ホウ化ランタン単結晶の表面構造を低速電子回折によって構造解析した。これにより、(111)面や(110)面においては、6個のホウ素による八面体が切断された構造になっていることを見出した。

在这项研究中，与到目前为止使用的低速电子衍射设备相比，促进了用电场释放电子源代替热电源的设备的开发和改进，以获得更清晰的衍射位。与热镜相比，电场具有较小的能量色散，长度更长，因此可以进一步进一步进一步进一步使衍射点进一步。使用钨针作为电场的电子源，用电场诱导的气体注入方法锐化了尖端。结果，与传统的热电源相比，衍射点的一半价格不到一半。通过控制抽屉电极和偏置电极，可以在从100 eV到500 eV的宽电子线的整个能量范围内获得清晰的衍射图。此外，通过使针头在超高真空室中加热，可以获得高稳定性。他还对如何同时同时转换多个钨针的研究进行了研究。另一方面，考虑使用六个灯笼针，而不是钨针。六子灯笼的针头是由材料和材料研究组织延伸的，并且由于它是一种化学上非常稳定的物质，因此具有很长时间的高度稳定电场释放电流。你可以做到。因此，将六个灯笼的针头引入了本研究中开发的设备中，并改进了设备，因此可以使用从其释放的电子线上获得衍射模式。当使用灯笼针时，有必要通过加热并激活针头以激活其尖端并实验条件来清洁针头。另外，通过低速度电子衍射分析了六个编织的灯笼单晶体的表面结构。结果，（111）和（110）方面发现了六只硼的八十位被切断。