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利用原子分辨率显微镜对石墨烯进行深度敏感成像

DOI：10.1063/1.5053926 期刊：Applied Physics Letters 出版年份：2018 更新时间：2025-09-09 09:28:46
摘要： 要确定材料的原子结构，需要获取原子位置的三维信息。然而，高分辨透射电子显微镜获得的图像通常是三维结构的二维投影。普通显微镜的深度分辨率仍在纳米量级，要实现原子级深度分辨成像则需要更小的景深。本文提出采用配备高阶几何像差校正器和单色器的低压原子分辨透射电子显微镜进行高深度灵敏度成像。低能电子的长波长特性与显微镜的大接收角可实现浅景深和原子级深度灵敏度。我们证明该技术的深度分辨率和深度精度分别可达埃级和亚埃级水平。应用这种高深度灵敏度显微镜时，通过离焦量差异可检测含位错单层石墨烯的深度偏差，并能通过单幅图像直接观测到位错偶极子与三极子的屈曲结构。将该深度灵敏度显微镜与离焦扫描成像技术相结合，将实现对各类低维材料的三维原子级深度分辨分析。
作者： Shigeyuki Morishita，Ryosuke Senga，Yung-Chang Lin，Ryuichi Kato，Hidetaka Sawada，Kazutomo Suenaga
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

为了通过使用配备高阶几何像差校正器和单色器的低压原子分辨率透射电子显微镜，提高三维原子结构分析中光学切片技术的深度分辨率。

研究成果

研究表明，低加速电压与高信息极限适用于提升透射电镜的深度灵敏度。深度精度与分辨率分别估算为约0.06纳米和0.2纳米，从而能直接观测含位错单层石墨烯的屈曲结构。这种高深度灵敏成像技术有望用于分析低维材料的三维结构。

研究不足

该技术可能因多次散射导致对比度复杂化，从而在处理厚样品时面临挑战。对于最大深度偏差超过约2纳米的样品，需要获取不同离焦量的附加图像。

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