전계 방출 현미경법

Field-emission microscopy

전계 방출 현미경법(FEM)은 분자 표면 구조와 그 전자 특성을 [1]조사하기 위해 재료 과학에서 사용되는 분석 기술입니다.1936년 에르빈 빌헬름 뮐러에 의해 발명된 FEM은 원자 분해능에 근접한 최초의 표면 분석 기구 중 하나였다.

서론

현미경 검사 기술은 그것이 어떻게 생겼는지 보여주는 표면의 실제 공간 확대 이미지를 생성하기 위해 사용됩니다.일반적으로 현미경 정보는 표면 결정학(즉, 원자가 표면에 배열되는 방법), 표면 형태학(즉, 표면을 만드는 지형적 특징의 모양과 크기) 및 표면 구성(표면이 구성되는 요소 및 화합물)과 관련이 있다.

전계 방출 현미경 검사는 1936년 에르빈 뮐러에 의해 발명되었다.FEM에서는 표면상의 다양한 결정학적 평면의 작업 기능 차이를 바탕으로 검출기 상의 이미지를 얻기 위해 전계 전자 방출 현상을 사용했다.

설계.

FEM 실험 셋업

전기방출현미경은 날카로운 선단 형태의 금속시료와 초고진공으로 둘러싸인 전도성 형광스크린으로 구성된다.사용되는 팁의 반지름은 보통 100nm입니다.그것은 텅스텐과 [2]같이 녹는점이 높은 금속으로 구성되어 있다.샘플은 형광 스크린에 대해 큰 음전위(1~10kV)로 고정됩니다.따라서 팁 끝 부근의 전장은 전자의 전계 방출이 발생할 수 있을 정도로 높은 10V/m10 정도가 됩니다.

필드 방출 전자는 필드 라인을 따라 이동하고 형광 스크린에 밝고 어두운 패치를 생성하며, 반구형 이미터의 결정면과 일대일 대응을 제공합니다.방출 전류는 파울러-노르하임 방정식에 따라 국소 작업 함수에 따라 크게 변화한다. 따라서 FEM 이미지는 이미터 표면의 투영 작업 함수 맵을 표시한다.촘촘한 면은 원자적으로 거친 부분보다 높은 작업 기능을 가지고 있기 때문에 밝은 배경의 어두운 점으로 화상에 나타난다.즉, 결정면의 작업함수 이방성을 강도 변화로서 화면상에 매핑한다.

배율은 M / {\ M 로 지정됩니다. 서R {\ R은 팁 정점 이고L {\ L은 팁 스크린 거리입니다.약 105~10의6 선형 배율이 달성된다.이 기술의 공간 분해능은 2nm 정도이며, 금속에서 전자의 페르미 속도 정도인 첨단 표면에 평행한 방출 전자의 운동량에 의해 제한됩니다.

인광 스크린에 프로브 구멍이 있는 FEM과 그 뒤에 패러데이 컵 컬렉터를 설정하여 단일 평면에서 방출되는 전류를 수집할 수 있습니다.이 기술을 사용하면 단일 샘플에서 다양한 방향에 대한 방향과 함께 작업 기능의 변동을 측정할 수 있습니다.FEM은 흡착 프로세스 및 표면 확산 프로세스를 연구하기 위해 사용되었으며, 흡착 프로세스와 관련된 작업 기능의 변화를 활용했습니다.

전계 방출에는 매우 좋은 진공이 필요하며, 초고진공(UHV)에서도 방출은 표면이 깨끗하기 때문에 발생하는 것이 아닙니다.일반적인 필드 이미터는 클리닝하기 위해 일반적으로 장착되어 있는 루프를 통해 전류를 통과시킴으로써 "플래시"해야 합니다.점멸 후 방출 전류가 높지만 불안정합니다.전류는 진공 또는 흡착된 표면 종의 팁으로의 확산으로 인한 팁의 오염으로 인해 시간이 지남에 따라 그리고 공정에서 더욱 안정적입니다.따라서 사용 중 FEM 팁의 실제 특성은 다소 알려져 있지 않습니다.

FEM의 적용은 날카로운 선단 모양으로 제작할 수 있고 UHV 환경에서 사용할 수 있으며 높은 정전장을 견딜 수 있는 재료에 의해 제한됩니다.이러한 이유로 용해 온도가 높은 내화금속(예: W, Mo, Pt, Ir)은 FEM 실험의 일반적인 물체이다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "Intro to Field Emission". Field Emission / Ion Microscopy Laboratory, Purdue University, Dept. of Physics. Archived from the original on 2007-05-03. Retrieved 2007-05-10.
  2. ^ Stranks, D. R.; M. L. Heffernan; K. C. Lee Dow; P. T. McTigue; G. R. A. Withers (1970). Chemistry: A structural view. Carlton, Victoria: Melbourne University Press. p. 5. ISBN 0-522-83988-6.
  • 2. K.Oura, V.G.Lifshits, A.아사라닌, A.V.조토프, M.카타야마, 표면과학 - 소개 (Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2003).
  • 3. 존 BHudson, Surface Science – 소개(BUTTERWORSH-Heinemann 1992).