Imagen SEM de la fuente de electrones basada en nanocables LaB6. Una imagen de resolución atómica de grafeno de una sola capa tomada por un TEM equipado con esta fuente de electrones se muestra en la imagen encuadrada en la parte superior derecha. Crédito:Koji KimotoInstituto Nacional de Ciencia de Materiales
El Instituto Nacional de Ciencias de los Materiales (NIMS) y JEOL, Ltd. han desarrollado un hexaboruro de lantano (LaB6 ) pistola de emisión de campo basada en nanocables que se puede instalar en un microscopio electrónico de transmisión (TEM) con corrección de aberraciones. Esta unidad combinada puede realizar observaciones de resolución atómica a una resolución de energía de 0,2 eV, la resolución más alta jamás registrada para cañones de electrones no monocromáticos, con una alta estabilidad de corriente de 0,4 %.
Se han realizado esfuerzos infructuosos durante más de 20 años para desarrollar pistolas de emisión de campo utilizando nanomateriales teóricamente de alto rendimiento. Se ha encontrado que es un desafío integrar una pistola de emisión de campo basada en nanocables en un microscopio electrónico sin socavar sus propiedades físicas, como la vida y la estabilidad. Por esta razón, las pistolas de emisión de campo disponibles comercialmente todavía están equipadas con agujas de tungsteno desarrolladas hace más de medio siglo.
Este equipo de investigación NIMS-JEOL (1) desarrolló técnicas para sintetizar químicamente y cultivar nanocables monocristalinos de alta pureza de LaB6 , conocido por ser un excelente material de cátodo caliente emisor de electrones, (2) diseñó un mecanismo de fuente de electrones capaz de emitir electrones de manera eficiente y (3) desarrolló técnicas para extraer un solo nanocable e integrarlo en una estructura de fuente de electrones optimizada.
El laboratorio6 La fuente de electrones basada en nanocables tiene una serie de ventajas:requisitos de condiciones de vacío relativamente moderados, estabilidad de corriente muy alta, voltaje de extracción bajo, ancho de distribución de energía del haz de electrones estrecho y alto brillo. Esta fuente de electrones puede ser aplicable al desarrollo de microscopios electrónicos de emisión de campo de próxima generación con mayor resolución espacial y energética, herramientas potencialmente valiosas en los campos médico y de semiconductores.
La investigación fue publicada en Nature Nanotechnology .
Comparación de las distribuciones de energía del haz de electrones de la fuente de electrones basada en nanocables LaB6 (azul), la fuente de electrones de emisión de campo de tungsteno convencional (rojo) y la fuente de electrones Schottky convencional (gris). Crédito:Koji KimotoInstituto Nacional de Ciencia de Materiales
Comparación de las relaciones de ruido de la fuente de electrones basada en nanocables LaB6 (azul) y la fuente de electrones de emisión de campo de tungsteno convencional (rojo). Crédito:Koji KimotoInstituto Nacional de Ciencia de Materiales
