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公開番号2025086105
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-06
出願番号2023199925
出願日2023-11-27
発明の名称電界放出電子源、電子光学装置、及び製造方法
出願人株式会社日立製作所
代理人弁理士法人湘洋特許事務所
主分類H01J 37/073 20060101AFI20250530BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】高輝度化、且つ、実用的な電界放出電子源を実現する。
【解決手段】電子光学装置に用いる電界放出電子源は、前記電界放出電子源のティップ先端部が、先端に向かうほど縮径させた針形状のシャントと、前記シャントの先端に形成された略球状凸部と、前記シャント、及び前記略球状凸部を覆う被覆と、前記略球状凸部の一部を露出させた開口部と、を有し、前記シャント、及び前記略球状凸部は、第1の金属を材料として形成され、前記被覆は、第2の金属を材料として形成され、前記第2の金属は、前記第1の金属よりも仕事関数が大きい。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電子光学装置に用いる電界放出電子源であって、
前記電界放出電子源のティップ先端部は、
先端に向かうほど縮径させた針形状のシャントと、
前記シャントの先端に形成された略球状凸部と、
前記シャント、及び前記略球状凸部を覆う被覆と、
前記略球状凸部の一部を露出させた開口部と、を有し、
前記シャント、及び前記略球状凸部は、第１の金属を材料として形成され、
前記被覆は、第２の金属を材料として形成され、
前記第２の金属は、前記第１の金属よりも仕事関数が大きい
電界放出電子源。
続きを表示（約 820 文字）【請求項２】
請求項１に記載の電界放出電子源であって、
前記開口部は、
仮想光源の放出軸上に形成されている
電界放出電子源。
【請求項３】
請求項１に記載の電界放出電子源であって、
前記第１の金属は、タングステンであり、
前記第２の金属は、オスミウム、白金、またはパラジウムである
電界放出電子源。
【請求項４】
電界放出電子源を用いる電子光学装置であって、
前記電界放出電子源のティップ先端部は、
先端に向かうほど縮径させた針形状のシャントと、
前記シャントの先端に形成された略球状凸部と、
前記シャント、及び前記略球状凸部を覆う被覆と、
前記略球状凸部の一部を露出させた開口部と、を有し、
前記シャント、及び前記略球状凸部は、第１の金属を材料として形成され、
前記被覆は、第２の金属を材料として形成され、
前記第２の金属は、前記第１の金属よりも仕事関数が大きい
電子光学装置。
【請求項５】
電子光学装置に用いる電界放出電子源のティップ先端部の製造方法であって、
先端に向かうほど縮径させた針形状の第１の金属を材料とするシャントと、前記シャントの先端に形成された略球状凸部と有する前記電界放出電子源のティップを用意し、
前記シャント、及び前記略球状凸部を、前記第１の金属よりも仕事関数が大きい第２の金属を材料とする被覆によって覆い、
前記被覆によって覆った前記略球状凸部と、前記被覆によって覆っていない他の略球状凸部とを対向配置し、
前記略球状凸部と、前記他の略球状凸部との間に電圧を印加して前記略球状凸部を覆う前記被覆を電界蒸発させることにより、前記略球状凸部を一部露出させた開口部を形成する
ステップを含む製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界放出電子源、電子光学装置、及び製造方法に関する。
続きを表示（約 1,100 文字）【背景技術】
【０００２】
透過型電子顕微鏡や走査型電子顕微鏡等の電子光学装置には、電界放出電子源が用いられている。
【０００３】
電界放出電子源は、先鋭化した針状電極（以下、ティップ（ｔｉｐ）と称する）と、対向する電極（引き出し電極）との間に電圧を印加し、ティップ先端の電界を５×１０
９
［Ｖ/ｍ］程度に高めて電子を放出させる電子源である。
【０００４】
電界放出電子源は、輝度（単位面積から単位立体角内へ放出される電流量）が高く、放出電子のエネルギ幅が狭いという特徴があり、高分解能観察や電子線干渉計測等の用途に広く使われている。電界放出電子源の材料には、通常、Ｗ（タングステン）（３１０）方位やＷ（１１１）方位の単結晶が使用される。
【０００５】
現在、電子顕微鏡には、高分解能観察、短時間露光、観察スループット向上、電子線干渉計測等を目的として、電界放出電子源の輝度のさらなる向上が要求されている。電界放出電子源の輝度を向上させるには、電界放出の光源径（虚光源なので正確には仮想光源径）を原子オーダにまで縮小して高輝度化を図る方法が知られている。
【０００６】
光源径を縮小する技術に関し、例えば特許文献１には「先端が先鋭化された針状形状を有する第１金属基体の前記先端表面を覆って前記第１金属と異なる第２金属の可算個の原子が加熱修復可能に配列してなる微小構造体からなることを特徴とする電子光学装置用電子ビーム源。」が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２００６－１３４６３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の電子光学装置用電子ビーム源等のような従来の電界放出電子源は以下に挙げる問題があるために実用的であるとは言い難い。
【０００９】
・原子オーダの光源径を再現性良く形成することが難しい。
・ティップ周りのガスが電離して生じるイオンの衝突が原因となって、安定したエミッション電流を得ることが難しい。
・実用装置に必要な数［ｎＡ］～数十［ｎＡ］のプローブ電流を得ようとした場合、放出領域での電流密度が非常に高くなりクーロン相互作用による軌道変位で光源径が増大して輝度は低下し、放出電子のエネルギ幅も増大してしまう。
【００１０】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、高輝度化、且つ、実用的な電界放出電子源を実現できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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