一、LaB6的物理化學性質
六硼化鑭的存在范圍：含B 85.8～88(wt)％，含B 85.8％時為紫色，88％時為藍色；密度為4.7g/cm3，室溫電阻15～27μΩ，維氏硬度為27.7GPa，功函數為2.66eV，發射常數為29A/cm2·K2。
六硼化鑭不透明，在干燥時呈現出淡紅紫色，潮濕時呈現出深紅色。
六硼化鑭具有立方晶體結構，如圖1所示：
圖1 LaB6的晶體結構
從圖中可以看出六硼化鑭立方晶體的結構特點：
1）硼原子形成三維的立方體框架結構，其內為體積較大的鑭原子。
2）硼框架是八面體，立方體的每一個頂點上都有一個由硼原子框架形成的八面體，八面體又以頂點互相連接。
3）每個硼原子與五個硼原子相鄰，四個在自身所在的八面體內，另一個位于立方體主軸之一的方向上，因此給出了配位數為5的同極晶格結構。
4）每個硼原子有三個價電子，分配到5個鍵中。
5）陷入硼晶格中的金屬原子的配位數為24。
硼化物的晶體結構決定了它的一系列獨特性能：
1）由于硼原子之間強大的鍵結合力（晶格常數4.145Å），故為難熔化合物，熔點為2210℃。
2）化學性質很穩定，不與水、氧，甚至也不與鹽酸反應；在室溫下，只與硝酸和王水反應；在600～700℃時氧氣才會發生氧化。
3）在一定的溫度區間內，膨脹系數接近于零。
4）在空氣中的穩定性好，使用過程中的表面沾污可用真空熱處理來復原。
5）耐離子轟擊性能好，能承受高的場強。
6）由于金屬原子與硼原子之間沒有價鍵，金屬原子的價電子是自由的。所以硼化物具有高導電率，六硼化鑭的電阻大致與金屬鉛的電阻相同。其電阻率的溫度系數是正的。
7）若讓六硼化物在高溫下與難熔金屬接觸，硼將擴散入金屬的晶格中，并與金屬形成填隙式硼合金，與此同時硼框架將會瓦解，放任金屬原子蒸發。
8）當把硼化物加熱到相當的溫度時，晶體表面的金屬原子蒸發，但是立即被從晶格內部擴散出來的金屬原子所補充，而硼框架保持不變，使得表面活性物質的損失降到最低。
由于上述優點，LaB6制作成現代技術中的電子元件，廣泛地應用于民用和國防工業：1）電子發射陰極。由于電子逸出功低，可獲得中溫發射電流最大的陰極材料，尤其是高品質的單晶體，是適用于大功率電子發射陰極的理想材料。2）高亮度點光源。用于制備電子顯微鏡的核心元件，如選擇光學過濾器、軟X衍射單色器及其他電子束光源。3）高穩定和高壽命系統元件。優異的綜合性能使其在各種電子束系統中獲得應用，如電子束雕刻、電子束熱源、電子束焊槍以及加速器等工程領域中用于制作高性能元件。
二、LaB6的制備
（一）LaB6粉末的制備
1）純元素合成法
這種方法是最初的研究方法，適用于相圖研究，不適宜于實際生產應用。
2）用含La的化合物與含B的化合物合成
該方法為工業用方法，根據反應物的不同有不同的反應式：
3）用純B還原La的化合物
（二）LaB6多晶的制備
LaB6多晶一般用燒結和熱壓合的方法制備，在要求式樣帶空隙的場合，只能采用燒結的方法來制備。采用LaB6、ZrB2或ZrC坩鍋燒結。為防止B的滲入，不宜用B坩鍋。通常在氫氣氣氛下燒結。熱壓合壓力為400atm，溫度為2000℃，保壓時間為1～2h。坯料尺寸一般為φ100mm×30mm。
（三）LaB6單晶的制備
目前單晶的制備方法可歸納為：區熔法、溶劑法和氣相法。
1）區熔法
區熔法是制備稀土硼化物單晶最常用的一種方法。應用LaB6作電極放射材料時需要制備純度很高的單晶，雖然還沒有發現LaB6中雜質與其作為發射電極的使用壽命之間的確切關系，但是LaB6的純度越高，其壽命也越長。因此，制備制備高純度的材料是很有意義的。
為了制備高純度的LaB6，一般采用無坩鍋的懸浮區熔方法，用惰性氣體保護，如圖2所示：
圖2 區熔法示意圖
制備單晶的區熔法有射頻加熱、電子束加熱、電弧加熱和激光束加熱等。
2）溶劑法
溶劑法也是制備單晶LaB6的基本方法，有鋁溶劑法和稀土溶劑法兩種。兩者相似，只是后者用稀土元素代替鋁，示意圖如下：
圖3 鋁溶劑法示意圖
3）氣相沉淀（CVD）法
氣相沉淀法是利用氣態物質在某固體材料表面上進行化學反應，生成固態沉積物的過程。其原理示意圖如下：
圖4 CVD法原理示意圖
適用于CVD法生產LaB6的化學反應式有：
三、單晶LaB6陰極的發射性質
LaB6陰極是一種特殊結構的晶體，由于它具有金屬的良好導電性及逸出功低，當它工作在1400～1680℃時，可以獲得0～100A/cm2的直流發射電流，遠勝于氧化物和純金屬陰極；同時它又具有很好的熱穩定性和化學穩定性。
自從發現LaB6具有低的功函數，且有低的蒸氣壓，適宜用作熱電子發射的材料以來，人們一直在研究LaB6陰極的優點。早期使用過燒結式LaB6，但其在亮度和穩定性方面都存在問題，因為燒結式LaB6的結構不均勻且含有大量雜質。這些問題在研制出單晶LaB6后得到了解決，因為單晶LaB6具有均勻的結構和很高的純度。因此單晶LaB6取代了發卡式鎢陰極，用于電子束裝置，如電子顯微鏡和電子曝光系統。
研究表明，（100）晶面具有最低的功函數，能提供最高的電流密度，且使用情況最好。
（一）陰極頂端大小的影響
理論上講，從熱電子槍所發射的電子束亮度是由陰極溫度、功函數和加速電壓共同決定的。然而，實際的亮度受發射電流限制和空間電荷效應的影響而降低。而空間電荷效應又取決于電子槍空間的場強分布，即取決于陰極表面的幾何形狀和尺寸，其中包括陰極頂端的大小。
實驗指出，尖端曲率相當小時，可以得到低功函數LaB6所希望有的高亮度。但在長期工作時間內，小曲率半徑的陰極僅僅在經過較短的工作時間后，尖端的小球面消失。100μm的大曲率半徑在超過1500小時后，仍能保持垂直于光軸的（100）面，因而提供了相當穩定的發射。
（二）尖端軸取向的影響
功函數的各向異性取決于LaB6晶體的晶格結構，因此，發射特性也取決于陰極尖端軸向的結晶取向。為了獲得適用于電子束裝置的電子發射，選取恰當的取向作為陰極尖端的軸是很重要的。
試驗表明LaB6在<100>晶向上逸出功最低，所以亮度最高。因此要求陰極棒的軸線應與這個晶向一致，誤差±2°之內。
（三）壽命特征
LaB6陰極的壽命特征，即長期工作的發射性能主要由LaB6材料的消耗所決定。LaB6的消耗量是由于材料的熱蒸發所致，隨著溫度的升高和真空度的變壞，消耗量增大。
