Image MEB de la source d'électrons à base de nanofils LaB6. Une image à résolution atomique de graphène monocouche prise par un TEM équipé de cette source d'électrons est montrée dans l'image encadrée en haut à droite. Crédit :Koji KimotoInstitut national des sciences des matériaux
Le National Institute for Materials Science (NIMS) et JEOL, Ltd. ont développé un hexaborure de lanthane (LaB6 ) canon à émission de champ à base de nanofils qui peut être installé sur un microscope électronique à transmission corrigé des aberrations (MET). Cette unité combinée est capable d'effectuer une observation de résolution atomique à une résolution d'énergie de 0,2 eV - la résolution la plus élevée jamais enregistrée pour les canons à électrons non monochromatiques - avec une stabilité de courant élevée de 0,4 %.
Des efforts infructueux ont été faits depuis plus de 20 ans pour développer des canons à émission de champ utilisant des nanomatériaux théoriquement performants. Il s'est avéré difficile d'intégrer un canon à émission de champ à base de nanofils dans un microscope électronique sans nuire à ses propriétés physiques, telles que la durée de vie et la stabilité. Pour cette raison, les pistolets à émission de champ disponibles dans le commerce sont toujours équipés d'aiguilles en tungstène développées il y a plus d'un demi-siècle.
Cette équipe de recherche NIMS-JEOL (1) a développé des techniques pour synthétiser chimiquement et faire croître des nanofils monocristallins de haute pureté de LaB6 , connu pour être un excellent matériau de cathode chaude émettant des électrons, (2) a conçu un mécanisme de source d'électrons capable d'émettre efficacement des électrons et (3) a développé des techniques pour extraire un seul nanofil et l'intégrer dans une structure de source d'électrons optimisée.
Le LaB6 La source d'électrons à base de nanofils présente un certain nombre d'avantages :conditions de vide relativement modérées, stabilité de courant très élevée, faible tension d'extraction, largeur de distribution d'énergie du faisceau d'électrons étroite et luminosité élevée. Cette source d'électrons peut être applicable au développement de microscopes électroniques à émission de champ de nouvelle génération avec une résolution spatiale et énergétique plus élevée, des outils potentiellement précieux dans les domaines des semi-conducteurs et de la médecine.
La recherche a été publiée dans Nature Nanotechnology .
Comparaison des distributions d'énergie du faisceau d'électrons de la source d'électrons à base de nanofils LaB6 (bleu), de la source d'électrons à émission de champ de tungstène conventionnelle (rouge) et de la source d'électrons Schottky conventionnelle (gris). Crédit :Koji KimotoInstitut national des sciences des matériaux
Comparaison des rapports de bruit de la source d'électrons à base de nanofils LaB6 (bleu) et de la source d'électrons à émission de champ de tungstène conventionnelle (rouge). Crédit :Koji KimotoInstitut national des sciences des matériaux
