中低温用Ce_(1-x)Gd_(x)B_(6)阴极材料结构及性能研究

采用硼/碳热还原-热压烧结集成工艺制备了高纯致密的Ce_(1-x)Gd_xB_(6)(x=0.1~0.4)多晶块体,研究Gd共掺杂Ce B_(6)对其结构、力学性能与电学特性的影响。结果表明:Ce_(1-x)Gd_(x)B_(6)呈Cs Cl型简单立方单相结构,多晶块体力学性能优异,显微硬度可达22.72 GPa(x=0.1),Ce_(1-x)Gd_(x)B_(6)阴极电阻率随着Gd含量的增加逐渐上升。热电子发射性能结果表明,Gd掺杂能够改善Ce B_6阴极材料的发射特性,在测试温度1573 K,外加电压1k V条件下,Ce_(0.9)Gd_(0.1)B_6阴极的发射电流密度为956 m A·cm^(-2),零场发射电流密度为213.8 m A·cm^(-2),Ce_(1-x)Gd_xB_(6)阴极在1323~1573 K中低温范围平均有效功函数为1.985~2.01 e V。第一性原理计算结果表明,Gd掺杂Ce B_6可减弱近费米能级Ce 4f态电子的局域化程度,引起费米能级升高,减小电子逸出功,增强阴极的发射电流密度。