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截断介质板中的振动电子能量损失谱

DOI：10.1103/PhysRevB.98.205409 期刊：Physical Review B 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:21:21
摘要： 专为扫描透射电子显微镜中的电子能量损失谱（EELS）设计的专用仪器，使得利用聚焦电子束探测物质中极低能损耗激发成为可能。本研究探讨了快电子与二氧化硅中光学声子模式的纳米尺度相互作用。我们重点分析了两种几何构型下EEL谱的空间依赖性：自由悬浮的二氧化硅截断薄片，以及二氧化硅与硅的结区薄片。两种情况下均识别出不同损耗通道（包含对总电子能量损失起作用的极化激元与非极化激元贡献），并获得了相应的能量过滤成像图。此外，我们通过理论模拟与实验结果对比了二氧化硅-硅结区的情况，并基于常规实验装置中光学声子激发的条件，讨论了能量过滤成像图可达到的空间分辨率。
作者： Andrea Kone?ná，Kartik Venkatraman，Katia March，Peter A. Crozier，Rainer Hillenbrand，Peter Rez，Javier Aizpurua
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究快电子与二氧化硅中光学声子模式的纳米尺度相互作用，并分析两种几何构型下电子能量损失谱（EEL）的空间依赖性：一种是独立的二氧化硅截断薄片，另一种是二氧化硅与硅之间存在结区的薄片。

研究成果

该研究展示了截断二氧化硅薄片及二氧化硅-硅界面薄片的电子能量损失谱（EEL）的空间依赖性，重点揭示了二氧化硅所支持的光学声子极化激元模式的贡献。论文讨论了考虑光学声子激发时能量过滤图可达到的空间分辨率，理论模拟与实验结果高度吻合。

研究不足

采用局域介电函数进行的经典描述仅适用于小散射角情形，此时qx,y波数小于材料原子间距的倒数。本研究聚焦于主要贡献来自低动量的光学声子，因此所用表达式具有合理性。然而，若要准确描述动量过滤实验或与声学声子的相互作用，则需对声子态密度进行完整描述。

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