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2次元材料被覆によるLaB$$_{6}$$仕事関数変化のPEEM観察

PEEM observation of work function changes on LaB$$_{6}$$ coated by 2D materials

小川 修一*; 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.*; 山口 尚登*

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

六ホウ化ランタン(LaB$$_{6}$$)は低い仕事関数をもち熱電子カソードとして利用されている。実用上、仕事関数の更なる低下と高い耐久性が期待される。本研究では、湿式転写法で転写被膜した2次元材料(グラフェンおよび六方晶窒化ホウ素(hBN))被膜による仕事関数変化を光電子顕微鏡(PEEM)、放射光光電子分光、ラマン分光、原子間力顕微鏡、DFT計算などから、2次元材料被膜がLaB$$_{6}$$(100)の仕事関数に与える影響を検討した。905$$^{circ}$$C加熱後のPEEM像から、hBNコーティング領域で最も強い光電子放出が観測された。DFT計算から、グラフェンでは内向きの双極子が誘起されるため仕事関数が増大、一方、hBNでは外向き双極子が界面に形成された結果、仕事関数が減少することが明らかとなった。

Lanthanum hexaboride (LaB$$_{6}$$) has a low work-function and is widely used as a thermionic cathode. For practical application, further reduction of its work-function and high durability have been required. In this study, the effect of 2D material coating materials (graphene and hexagonal boron nitride (hBN)) prepared by a wet-transfer method on the work-function of LaB$$_{6}$$(100) was studied by using photoelectron emission microscopy (PEEM), synchrotron radiation photoemission spectroscopy, Raman spectroscopy, atomic force microscopy and DFT calculations. PEEM images for samples after 905$$^{circ}$$C heating clearly showed strong photoemission in the hBN coating region. DFT calculations indicated that the work-function increases in graphene due to the inward dipole formation, while the work function decreases in hBN due to the outward dipole forming at the interface.

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