铪基铁电薄膜因其优异的工艺兼容性和可扩展性优势,被视为突破摩尔定律极限的新一代铁电候选材料。然而,其核心物理机制——尤其是极化翻转动力学与畴结构演变规律———仍存在认知空白。本研究通过原位像差校正透射电子显微技术,系统...铪基铁电薄膜因其优异的工艺兼容性和可扩展性优势,被视为突破摩尔定律极限的新一代铁电候选材料。然而,其核心物理机制——尤其是极化翻转动力学与畴结构演变规律———仍存在认知空白。本研究通过原位像差校正透射电子显微技术,系统揭示了外延Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_(2)⁃ZrO_(2)超晶格薄膜在电子束辐照作用下的原子尺度结构演化规律。基于原子分辨的扫描透射电子显微镜(scanning transmission electron microscopy,STEM)的多种成像模式的表征发现,电子束辐照可在Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_(2)⁃ZrO_(2)层内诱导产生单胞尺度的极化错排畴,该中间态结构具有自发恢复特性。另外,电子束辐照可触发单畴体系向含180°带电畴壁的双畴态可逆转变,且畴壁两侧极化区域表现出独立翻转特性。本研究首次实现了铪基铁电极化的单胞级精准操控,从原子尺度揭示了极化翻转与畴壁动力学的微观机制,为开发高密度非易失性铁电存储器提供了重要的理论依据。展开更多
针对高分辨透射电子显微镜(high⁃resolution transmission electron microscope,HRTEM)所拍摄的图像存在像差造成的分辨率下降问题,本文提出一种自动测量像差参数的方案:以相对随机的方式,模仿实验像与模拟像的人工对比过程,可以求解电...针对高分辨透射电子显微镜(high⁃resolution transmission electron microscope,HRTEM)所拍摄的图像存在像差造成的分辨率下降问题,本文提出一种自动测量像差参数的方案:以相对随机的方式,模仿实验像与模拟像的人工对比过程,可以求解电镜像差。求得的像差结合改进单图重建波函数算法,可以去除图像的像差影响并获得单张图的波函数的相位像。本文运用模拟像验证后,方案与算法用于单层二硫化钼的实验HRTEM像,测得像差参数精度高,校正后的图像细节更优。本文算法计算精度好、效率高,有望应用于针对晶格像的像差测量问题。展开更多
透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM)具有超高的空间分辨率,是化学、材料科学、物理学、生物科学等领域最重要的研究手段之一.影响TEM空间分辨率的因素众多,不仅包括电镜自身结构和成像原理等,还有样品性质等原因.为...透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM)具有超高的空间分辨率,是化学、材料科学、物理学、生物科学等领域最重要的研究手段之一.影响TEM空间分辨率的因素众多,不仅包括电镜自身结构和成像原理等,还有样品性质等原因.为系统且全面地了解TEM分辨率的涵义、原理与应用,本文通过回顾TEM空间分辨率的发展历史,从理论上厘清了TEM空间分辨率的概念、物理涵义、影响因素和适用范围;从电镜装置角度,分别概述了电子枪、磁透镜、图像探测器和电镜内外部环境对空间分辨率的影响规律,以及单色器、像差校正器和新型图像探测器的发展现状;从实际应用角度,重点介绍了样品过厚、电子束损伤、积碳和原子振动等降低空间分辨率的作用机理及解决途径.本文可为非电子显微学研究者们正确使用TEM提供参考.展开更多
文摘铪基铁电薄膜因其优异的工艺兼容性和可扩展性优势,被视为突破摩尔定律极限的新一代铁电候选材料。然而,其核心物理机制——尤其是极化翻转动力学与畴结构演变规律———仍存在认知空白。本研究通过原位像差校正透射电子显微技术,系统揭示了外延Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_(2)⁃ZrO_(2)超晶格薄膜在电子束辐照作用下的原子尺度结构演化规律。基于原子分辨的扫描透射电子显微镜(scanning transmission electron microscopy,STEM)的多种成像模式的表征发现,电子束辐照可在Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_(2)⁃ZrO_(2)层内诱导产生单胞尺度的极化错排畴,该中间态结构具有自发恢复特性。另外,电子束辐照可触发单畴体系向含180°带电畴壁的双畴态可逆转变,且畴壁两侧极化区域表现出独立翻转特性。本研究首次实现了铪基铁电极化的单胞级精准操控,从原子尺度揭示了极化翻转与畴壁动力学的微观机制,为开发高密度非易失性铁电存储器提供了重要的理论依据。
文摘针对高分辨透射电子显微镜(high⁃resolution transmission electron microscope,HRTEM)所拍摄的图像存在像差造成的分辨率下降问题,本文提出一种自动测量像差参数的方案:以相对随机的方式,模仿实验像与模拟像的人工对比过程,可以求解电镜像差。求得的像差结合改进单图重建波函数算法,可以去除图像的像差影响并获得单张图的波函数的相位像。本文运用模拟像验证后,方案与算法用于单层二硫化钼的实验HRTEM像,测得像差参数精度高,校正后的图像细节更优。本文算法计算精度好、效率高,有望应用于针对晶格像的像差测量问题。
文摘透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM)具有超高的空间分辨率,是化学、材料科学、物理学、生物科学等领域最重要的研究手段之一.影响TEM空间分辨率的因素众多,不仅包括电镜自身结构和成像原理等,还有样品性质等原因.为系统且全面地了解TEM分辨率的涵义、原理与应用,本文通过回顾TEM空间分辨率的发展历史,从理论上厘清了TEM空间分辨率的概念、物理涵义、影响因素和适用范围;从电镜装置角度,分别概述了电子枪、磁透镜、图像探测器和电镜内外部环境对空间分辨率的影响规律,以及单色器、像差校正器和新型图像探测器的发展现状;从实际应用角度,重点介绍了样品过厚、电子束损伤、积碳和原子振动等降低空间分辨率的作用机理及解决途径.本文可为非电子显微学研究者们正确使用TEM提供参考.
