ランタンホウ化物を用いた電子源、NIMSが開発：電子顕微鏡の分解能を飛躍的に上げる

国立研究開発法人 物質・材料研究機構（NIMS）は、電子顕微鏡など向けに、ランタンホウ化物（LaB6）ナノワイヤを使った電子源と、同ナノワイヤを原子レベルでクリーニングする技術を開発したと発表した。高輝度で非常に細い電子線を作ることができるので、計測機器や分析装置の分解能が飛躍的に高まる可能性があるとする。

[村尾麻悠子，EE Times Japan]

　国立研究開発法人 物質・材料研究機構（NIMS）は2015年12月1日、電子顕微鏡など向けに、ランタンホウ化物（LaB₆）単結晶ナノワイヤを使った電子源を開発したと発表した。併せて、同ナノワイヤの表面を原子レベルでクリーニングする技術も開発。これにより、電子源の高性能化と安定性の向上に成功したという。

　さらに、今回開発した電子源を走査型電子顕微鏡（SEM）に組み込み、高分解能の画像を得ることにも成功した。

分解能の向上に必要な、高輝度・細束の電子線

　電子顕微鏡の空間分解能を上げるには、電子源から放出した大量の電子を細く絞る、高輝度かつ細束の電子線が必要になる。現在は、針状のタングステンが電子源と使われているが、空間分解能をさらに向上させるためには、タングステンよりも電子の放出が容易なLaB₆を使った電界放射型の電子源の開発が求められていた。しかし、LaB₆は非常に硬く扱いにくいので、電界放射型に必要なナノワイヤの作成が困難だったという。

　今回、NIMSの研究グループは、米国ノースカロライナ大学と共同で、化学気相法を用いることで、LaB₆のナノワイヤで構成される電子源の開発に成功した。それとともに、LaB₆ナノワイヤ電子源表面のクリーニング技術も開発し、電子放出特性を高めた安定性の高い電子源も開発したという。

　開発したLaB₆ナノワイヤ電子源は、タングステン電子源に比べ、電子線が細束であり、輝度が100倍、エネルギー幅が3分の2になることを確認した。これを電界放射顕微鏡に組み込んだ場合、電流密度は1000倍となり、電流が減衰することなく5時間使用できることも実証済みだという。

従来の電子源と、今回開発したLaB₆ナノワイヤ電子源の比較 出典：NIMS

　LaB₆ナノワイヤ電子源を実装するには、従来のタングステン電子源と単に交換するだけでよい。今後は、民間企業との共同研究により、LaB₆ナノワイヤ電子源の実用化と製品化を進めていく予定だとしている。