Work function lowering of LaB by monolayer hexagonal boron nitride coating for improved photo- and thermionic-cathodes

単層ヘキサゴナルBNをコートによるLaBの光および熱電子放出における仕事関数の低減

山口 尚登*; 遊佐 龍之介*; Wang, G.*; Pettes, M. T.*; Liu, F.*; 津田 泰孝   ; 吉越 章隆 ; 虻川 匡司*; Moody, N. A.*; 小川 修一*

Yamaguchi, Hisato*; Yusa, Ryunosuke*; Wang, G.*; Pettes, M. T.*; Liu, F.*; Tsuda, Yasutaka; Yoshigoe, Akitaka; Abukawa, Tadashi*; Moody, N. A.*; Ogawa, Shuichi*

単層BMをコートしたLaBの仕事関数の低減に関して報告する。hBNでコートされた領域は、非被覆あるいはグラフェンコートされたLaB(100)単結晶領域に比べて仕事関数が低下していることが、光電子顕微鏡(PEEM)および熱電子顕微鏡(TEEM)実験から分かった。グラフェンコートに比べてhBNコートされたLaB(100)では、非常に大きな仕事関数の低下が起きることが、DFT計算から定性的に分かった。計算に酸化層を考慮すると、計算と実験の間の整合性が改善された。放射光XPSによって、我々のLaB表面に酸化層が実在することを確認した。

A lowering of work function for LaB by monolayer hexagonal BN coating is reported. Photoemission electron microcopy (PEEM) and thermionic emission electron microscopy (TEEM) both revealed that the hBN coated region of a LaB(100) single crystal has lower work function compared to the bare (i.e., non-coated) and graphene coated regions. A larger decrease of work function for the hBN coated LaB(100) compared to graphene coated LaB(100) was qualitatively supported by our density functional theory (DFT) calculations. Adding an oxide layer in the calculations improved consistency between the calculation and experimental results. We followed up our calculations with synchrotron-radiation X-ray photoelectron spectroscopy (SR-XPS) and confirmed the presence of an oxide layer on our LaB.