抄録/ポイント：
抄録/ポイント
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本研究グループより提案された表面プラズモン共鳴を利用した光励起カソードの高効率化について報告する。当初この提案の最大の利点は,運動量を保存した電子放出を実現し高い量子効率を得る点と考えられていたが,前報告において,本光励起カソードは真空中に電子を放出する為には,膜内方向に励起された電子の運動方向を90度回転させる必要がある事が明らかとなった。この過程には高速のエネルギー損失を伴う電子-電子散乱が不可欠となり,従来の紫外線励起金属ホトカソードと同程度の量子効率となっていた。今回量子効率の向上を図る為に大きく以下の2種類の手法について試みた。1)仕事関数を低下させる事で真空へ放出可能なエネルギー損失量を増大する,2)放射される向きと電子の励起される運動方向を一致させ運動量を保存した状態での電子放出を促す。1)には,ショットキー効果及びCs被覆による仕事関数の低下を試みた。2)では,電極構造に断面を形成しレーザー照射位置を走査する事で行った。これらの結果,仕事関数の低下による効果は,2倍程度の量子効率の向上で10
-4台に留まる事が明らかとなった。また2)の手法では,最大3桁に及ぶ量子効率の向上が観測され,運動量を保存した電子放出が実現されている可能性を強く示唆する結果が得られた。しかし,プラズモン共鳴に用いる膜厚は21nm程度と薄いことから,高い放射電流密度に起因すると考えられるカソード膜の剥離が発生している事が明らかとなった。剥離の過程には,電流経路を反映したと考えられる特徴的な痕跡が形成される結果を得た。(著者抄録)
