JP2008239376A - 単結晶タングステンチップ及びその応用機器並びに尖端をもつ単結晶チップの製造方法 - Google Patents
単結晶タングステンチップ及びその応用機器並びに尖端をもつ単結晶チップの製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】単結晶タングステンエミッターを例にすると、はじめは高温(Tr=2300°K)下で処理電圧Vrを徐々に上げていくと段階(D)の直後にフィールドエミッション電圧Vextが急激に低下するとともに、<111>頂点が(110)面で囲まれた状態になる。ここで電圧を保ったまま処理温度を徐々に下げ、Tr=1700°Kとする。その後、温度Trを1700°Kという低温に保ったままリモルディング法による熱電界処理を続け、FEパターンが先端数原子からの電子放出を示した時点で処理を停止する。
【選択図】 図7
Description
(A)単結晶に対し、その先端が核形成エネルギー障壁による形状変化の障壁を乗り越えうる温度に設定し、電界放出が起こらない逆極性での電界を印加する熱電界処理工程と印加電圧を電界放出がおこる極性に切り替えて単結晶先端のFEパターンを取得する工程とを、熱電界処理によりファセットが成長する電圧よりも低い電圧から開始し、逆極性での印加電圧を段階的に切り上げて繰り返していくリモルディング法による熱電界処理工程、
(B)前記工程(A)の電界処理工程を繰り返した結果、FEパターン観察から前記単結晶先端に尖端形成を示す形状変化がみられたところで単結晶先端のさらなる形状変化を抑制できる温度まで低下させる工程、及び
(C)前記工程(B)で低下させた温度で、電界放出が起こらない逆極性電界での印加電圧をさらに段階的に上げて行う熱電界処理工程と各熱電界処理工程後の単結晶先端のFEパターン観察を、単結晶の先端形状がさらに先鋭になるまで繰り返す工程。
単結晶タングステンエミッターの電解エッチングでは、例えば1規定のNaOH溶液にエミッターを0.5mm程度浸しこれを陽極とする。対向陰極には白金などを用い陰極とする。両者の間に5V程度のDC電圧を印加すると陽極であるタングステンが溶液中に溶け出し先端を鋭くとがらせることができる。
実験系は図2のものを、基本熱電界処理サイクルは図3に示すものを、それぞれ用いるものとする。
12 加熱用フィラメント
14 超高真空チャンバー
18 フィラメント電流電源
20 両極性高圧電源
22 引出し電極
24 蛍光スクリーン
32 エミッションコントローラ
Claims (6)
- 尖端をもつ棒状の単結晶タングステンチップにおいて、
前記尖端が(110)結晶面で囲まれた<111>頂点により形成されていることを特徴とする単結晶タングステンチップ。 - 請求項1に記載の単結晶タングステンチップを電界放出型電子源とする電子ビーム応用装置。
- 請求項1に記載の単結晶タングステンチップを探針に用いた走査型プローブ顕微鏡。
- 以下の工程(A)から(C)を含み、尖端をもつ単結晶チップの製造方法。
(A)単結晶に対し、その先端全体がファセット面で覆われそれ以上の形状変化が核形成エネルギー障壁によって阻害される温度よりも高い温度に設定し、電界放出が起こらない逆極性での電界を印加する熱電界処理工程と印加電圧を電界放出がおこる極性に切り替えて単結晶先端のFEパターンを取得する工程とを、熱電界処理によりファセットが成長する電圧よりも低い電圧から開始し、逆極性での印加電圧を段階的に切り上げて繰り返していくリモルディング法による熱電界処理工程、
(B)前記工程(A)の電界処理工程を繰り返した結果、FEパターン観察から前記単結晶先端に尖端形成を示す形状変化がみられたところで単結晶先端のさらなる形状変化を抑制できる温度まで低下させる工程、及び
(C)前記工程(B)で低下させた温度で、電界放出が起こらない逆極性電界での印加電圧をさらに段階的に上げて行う熱電界処理工程と各熱電界処理工程後の単結晶先端のFEパターン観察を、単結晶の先端形状がさらに先鋭になるまで繰り返す工程。 - 印加電圧を段階的に切り上げていく速度は各印加電圧値で単結晶先端部が結晶の熱平衡状態を維持できる速度とする請求項4に記載の製造方法。
- 前記単結晶が単結晶タングステンチップであり、
工程(A)での設定温度が2100°K以上であり、
工程(B)での尖端形成を示す形状変化は(211)ファセットが消失したことを示すFEパターン変化であり、工程(B)で低下させる温度が1900°K以下であり、
工程(C)で単結晶の先端形状がさらに先鋭になる状態とはFEパターンが点状のパターンから対称性をもったパターンになった状態である請求項4又は5に記載の製造方法。
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