전자 현미경에 사용되는 LaB6 음극

소개

란탄화 란탄(LaB6, 란탄화붕소 또는 LaB)은 란탄과 붕소로 구성된 화합물이며, 란탄화 란탄 타겟은 동일한 재료로 만든 세라믹 스퍼터링 타겟의 일종입니다. 두 가지 모두 전자 현미경, 전자 리소그래피 등과 같은 광학 장치 및 기술에 널리 사용됩니다. 이 기사에서는 성공적인 사례를 통해 전자 현미경에서 란탄화붕소 음극과 란탄화붕소 코팅의 적용에 초점을 맞추고자 합니다.

그림 1 란탄 헥사보라이드 스퍼터 타겟

LaB6 스퍼터 타겟의 특징 및 용도

--특징

란탄 헥사보라이드 스퍼터 타겟은 LaB6 세라믹과 유사한 특징을 공유합니다. 보라색-보라색 세라믹은 2483K의 높은 융점을 가지고 있습니다. LaB6는 물과 염산에 녹지 않습니다. 모스 경도가 9.5로 상당히 단단합니다. 또한 2.70eV에 가까운 낮은 일함수와 높은 전자 방사율로 인해 LaB6는 낮은 온도에서도 높은 전류를 생성할 수 있습니다. 이 소재는 증발률이 낮은 것도 특징입니다.

--용도

이러한 바람직한 특성 덕분에 란탄화 란탄은 전자 현미경, 주사 전자 현미경(SEM), 전자 빔 리소그래피의 음극으로 선택되는 재료가 되었습니다. 또한 고순도 란탄 헥사보라이드 스퍼터 타겟을 적용하여 LaB6 박막 코팅을 제조할 수도 있습니다. 이 헥사보라이드는 레이더 항공우주, 전자, X-선 분말 회절, 그리고 가장 중요한 것은 전자 현미경의 음극 재료로 사용되는 등 다른 많은 응용 분야에도 사용됩니다.

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LaB6 음극과 텅스텐 음극 비교

--LaB6 음극이란?

전자 현미경에서 전자 소스는 매우 중요합니다. 전자 현미경의 성능을 위해서는 검출기 시스템이 필요합니다. 전체 광학 시스템은 음극과 하나 또는 두 개의 양극으로 구성됩니다. 게다가 그 사이에는 비교적 넓은 공간이 있습니다. 검출기 시스템의 전체 구조는 아래 그림 2에 나와 있습니다.

• 음극은 전자 소스 역할을 합니다. 란탄 헥사보라이드는 이러한 음극을 만드는 데 이상적인 옵션입니다. 음극을 LaB6 박막으로 코팅하는 것도 효과적입니다.
• 양극은 전자를 끌어당겨 전달하도록 설정되어 있습니다.
• 처리 과정에서 전자는 가열로 충분한 에너지를 얻으면 음극의 고체 표면에서 빠져나옵니다. 그 후 전자는 가속됩니다.

그림 2 란탄 헥사보라이드 음극 구조

-- LaB6 음극과 텅스텐 음극 비교

더 나은 전자 소스를 위한 음극 또는 음극 코팅을 만들기 위해 란탄화 란타늄, 육산화 세륨, 텅스텐과 같은 다양한 재료가 사용됩니다. 하지만 LaB6는 다른 음극 재료에 비해 다음과 같은 장점이 있습니다. 여기에서는 Lab6 음극과 텅스텐 음극을 비교합니다.

텅스텐:

• 텅스텐은 증발하고 부서지기 때문에 수명이 짧습니다.
• 텅스텐 음극은 광학 장치에 권장되지 않습니다. 고온 조건에서 밝기가 낮아지고 이미지 품질이 저하될 수 있습니다.

란탄 헥사보라이드:

• LaB6 음극은 증발이 적기 때문에 수명이 더 깁니다.
• LaB6는 전자를 방출하기 위해 더 낮은 온도가 필요하기 때문에 밝기가 더 높습니다. 이러한 헥사보라이드 음극은 텅스텐 음극보다 약 10배 "더 밝습니다".

란탄산 헥사바이드는 다양한 측면에서 음극 재료로서 텅스텐보다 우수합니다. 유일한 단점은 텅스텐보다 비싸다는 것입니다. 그러나 이것이 LaB6가 전자 현미경의 음극 재료로 널리 사용되는 것을 막지는 못합니다.

사례 연구: 전자 현미경에 사용되는 LaB6 음극재

--도전 과제

스탠포드 어드밴스드 머티리얼즈(Stanford Advanced Materials, SAM)는 수년 동안 실험실에 고품질 소재를 공급해 왔습니다. 최근 독일의 한 고객이 광학 프로젝트를 위한 란탄화 육불화물 스퍼터 타겟을 요청했습니다. 그는 레이저 장비 및 전자 현미경과 같은 자체 제작 광학 부품을 전문적으로 생산하는 연구원이었습니다. 그는 음극 발광과 광 발광을 측정할 수 있는 검출기 시스템을 만들려고 했습니다(그림 3 참조). 그는 새로운 전자 소스로 텅스텐 대신 란탄 헥사보라이드를 사용하기로 결정했습니다.

그림 3 검출기 시스템

---솔루션

SAM은 고객이 과학적 연구를 완성할 수 있도록 지원하게 되어 매우 기쁩니다. 또한 이러한 프로젝트와 광학 기기에 대해 배우게 되어 기쁩니다.

이번에는 고객이 자신의 프로젝트를 소개하며 LaB6 스퍼터 타겟 한 개를 요청했습니다. 크기는 직경 1" x 두께 2-3mm이고 순도는 99.5%였습니다. 그는 이메일에 프로젝트에 사용된 전자 현미경 사진도 첨부했습니다(그림 4 참조). 마침내 그의 프로젝트는 우리가 제공한 LaB6 타겟으로 잘 진행되었습니다.

그림 4 고객의 주사 전자 현미경

--결과

고객은 란탄 헥사보라이드 물질을 얻었고, 이 스퍼터 타겟에 추가적인 이점이 있다는 것을 발견했습니다. 연구자는 다음과 같이 주장했습니다.

• LaB6의 낮은 일함수로 인해 다른 코팅 재료는 여러 비선형 공정이 필요하기 때문에 더 저렴한 레이저를 사용할 수 있습니다.
• 다른 낮은 작업 함수 재료에 비해 LaB6 코팅의 열화가 다소 낮기 때문에 취급 및 변형이 더 쉽습니다.

결론

란탄 헥사보라이드는 전자 현미경의 음극 또는 음극 코팅에 적용될 때 다른 재료에 비해 많은 이점이 있습니다. 스탠포드 어드밴스드 머티리얼은 다양한 세라믹, 화학, 자석, 금속 및 합금의 선도적인 공급업체입니다. 란탄산 헥사보라이드 또는 기타 첨단 소재에 관심이 있으시면 문의해 주세요. 자세한 내용은 홈페이지에서도 확인할 수 있습니다.