Innovative performance improvement of electron source by heterojunction

アルカリカソード薄膜によるヘテロ結合を用いて負の電子親和力が得られる新しいNEA-GaAs構造を実現するため、アルカリカソード薄膜の動作真空圧力の制限、時間あるいは電子ビームによる寿命が短いという欠点を克服する必要がある。これらの問題を対処するため、薄膜の分子構造の理解とその劣化メカニズムを解明することが有効だと考えられる。2022年度に薄膜フォトカソードの一種であるCsK2Sbフォトカソードの機能を損なわずに輸送できる真空スーツケース(真空度：<10-7Pa)を用い、あいちシンクロトロン光センター(あいちSR)のビームラインBL7Uへカソードを輸送し、光電子分光を行った。具体的には、名古屋大学の蒸着装置用いてグラフェンとMo半々の基板にCsK2Sbフォトカソードの成膜を行い、それを15km離れているあいちSRに輸送し、BL7UでX線光電子分光法（XPS）により深さ方向の分析を行った。その分析結果をもとに、カソード元素（Sb、K、Cs）の組成比と化学量論を定量的に評価した。グラフェン上のカソードにはCs過剰の表面があることが示したが、Mo基板の場合はそうではないことが分かった。また、グラフェン上のカソードはMo上のと比較してQEが高かったため、Cs過剰な表面が高いQEにつながることを示している。さらに、KとCsがスパッタリングで減少することが分かった。一方、スパッタリング後のグラフェン上のCs-K-Sb構造は、Mo上の構造よりも多くのアルカリ金属を含んでいます。この結果は、グラフェン上に形成されたSb結晶構造が、Mo上の結晶構造よりもアルカリ金属に対して透過性が高い可能性があることを示唆している。これらの結果から、成膜手法の再構成すれば、深さ方向に均一なNEA薄膜を得られることが示唆する。

アルカリカソード薄膜によるヘテロ結合を用いて負の電子親和力が得られる新しいNEA-GaAs構造を実現するため、アルカリカソード薄膜の動作真空圧力の制限、時間あるいは電子ビームによる寿命が短いという欠点を克服する必要がある。これらの問題を対処するため、薄膜の分子構造の理解とその劣化メカニズムを解明することが有効だと考えられる。2022年度に薄膜フォトカソードの一種であるCsK2Sbフォトカソードの機能を損なわずに輸送できる真空スーツケース(真空度：<10-7Pa)を用い、あいちシンクロトロン光センター(あいちSR)のビームラインBL7Uへカソードを輸送し、光電子分光を行った。具体的には、名古屋大学の蒸着装置用いてグラフェンとMo半々の基板にCsK2Sbフォトカソードの成膜を行い、それを15km離れているあいちSRに輸送し、BL7UでX線光電子分光法（XPS）により深さ方向の分析を行った。その分析結果をもとに、カソード元素（Sb、K、Cs）の組成比と化学量論を定量的に評価した。グラフェン上のカソードにはCs過剰の表面があることが示したが、Mo基板の場合はそうではないことが分かった。また、グラフェン上のカソードはMo上のと比較してQEが高かったため、Cs過剰な表面が高いQEにつながることを示している。さらに、KとCsがスパッタリングで減少することが分かった。一方、スパッタリング後のグラフェン上のCs-K-Sb構造は、Mo上の構造よりも多くのアルカリ金属を含んでいます。この結果は、グラフェン上に形成されたSb結晶構造が、Mo上の結晶構造よりもアルカリ金属に対して透過性が高い可能性があることを示唆している。これらの結果から、成膜手法の再構成すれば、深さ方向に均一なNEA薄膜を得られることが示唆する。