功函数趋势及用于电子发射应用的新型低功函数硼化物与氮化物材料
材料科学
2021-09-07 v1
摘要
LaB6作为商用电子发射体已使用数十年。尽管对LaB6功函数有大量研究，但对六硼化物材料家族中功函数趋势仍缺乏全面理解。本研究中，我们使用密度泛函理论（DFT）计算稀土六硼化物功函数的趋势，并基于金属元素的电负性对这些趋势进行解释。我们预测将LaB6与Ba合金化可进一步将功函数降低约0.2 eV。有趣的是，我们发现合金化的(La, Ba)B6可比LaB6或BaB6单独具有更低的功函数，这得益于金属元素尺寸失配增强的表面偶极。除六硼化物外，我们还研究了类似材料家族——四硼化物与过渡金属氮化物——的功函数趋势，它们与六硼化物一样具有导电性和难熔性，因此也可能成为电子发射应用的有前景材料。我们发现四硼化物因其离子键较弱且正表面偶极较小，其功函数始终高于相应的六硼化物。最后，我们发现HfN具有约2.2 eV的低功函数，使HfN成为一种潜在有前景的新型电子发射体材料。
引用
@article{arxiv.2109.02004,
title = {Work Function Trends and New Low Work Function Boride and Nitride Materials for Electron Emission Applications},
author = {Tianyu Ma and Ryan Jacobs and John Booske and Dane Morgan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.02004},
year = {2021}
}