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原子層物質であるh-BNから顕著な電界放出が観察され、二次元物質を用いた電子放出デバイスの作製が期待されている。特にグラフェンとh-BNの層状構造にすることにより電子放出量が著しく増加することが報告されたが、その原因については未だ解明されていない。本研究では原子層物質からの電界放出メカニズムの解明および電子放出量の増加を目的として、本年度はグラフェン表面への分子吸着による電子放出量増加と電子放出スペクトル解析方法の確立を行った。
(1) 昨年度の研究成果により、h-BN/グラフェン積層物ではフェルミ準位近傍の電子密度増加が顕著な電子放出の原因と明らかになった。そのため、さらに放出量を増やすためには分子吸着によるドーピングによって電子密度を増加させればよいと考えた。これを確かめるため、グラフェン表面にH2Oを吸着させ、その価電子帯スペクトルを測定した。PEEMにおけるUPS測定では励起光源用の分光器などを備え付ける物理的なスペースがないため、He Iα共鳴線(21.22 eV)だけでなくHe Iβ(23.08 eV)やHe Iγ(23.74 eV)等の高エネルギー紫外線によるスペクトルも重畳される。この影響を取り除くため、フーリエ変換を用いたフィルタを作製し、分光器を備えていない装置でもフェルミ準位近傍の微細構造を明瞭に観察できるようになった。この結果から、H2O吸着によってフェルミ準位近傍の電子密度が増加することがわかった。
(2) 作製したフィルタの妥当性を確かめるため、高輝度放射光を用いた価電子帯スペクトルを測定した。実験室光源および放射光施設で測定した温度依存を比較した結果、両者は同じ傾向を示し、開発したフィルタの妥当性が示された。
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