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通过光电子全息术解码二维材料中界面与杂质的结构
摘要: 原子级薄材料的特性本质上取决于其结构,包括杂质、缺陷以及与下方基底的界面。因此,详细的结构性信息对于制备具有理想性能的二维材料至关重要。本研究以h-BN、石墨烯及含硼杂质的改性石墨烯等体系为例,探究了光电子衍射与全息技术在原子级薄层结构分析中的应用能力。我们证明:对于与基底具有共格界面的平面二维晶体,能够以高空间分辨率呈现界面与杂质分布,并区分可能存在的非等效结构单元。将该方法应用于Ni(111)和Co(0001)基底上的硼掺杂石墨烯时,揭示了碳双亚晶格中硼浓度的不对称性,并确定了其与合成工艺及基底选择的关联性。结果表明,该方法可广泛应用于各类二维体系研究——其中界面与缺陷结构具有显著重要性。
关键词: 掺杂、结构、光电子衍射、石墨烯、六方氮化硼、光电子全息术
更新于2025-09-19 17:13:59
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[IEEE 2019年第19届结技术国际研讨会(IWJT) - 日本京都 (2019.6.6-2019.6.7)] 2019年第19届结技术国际研讨会(IWJT) - 利用具有化学态识别功能的光电子全息术实现半导体晶体中的三维掺杂成像
摘要: 掺杂是现代科学的一项重要技术。例如,在制造半导体器件时,通过掺杂控制载流子来形成电路。由于掺杂条件不同会导致载流子发射特性存在差异,因此寻找合适的掺杂条件至关重要。同时,掺杂条件也会影响掺杂原子周围的原子排列。虽然学界一直期望能观测掺杂原子周围的原子排列,但传统测量方法难以实现。光电子原子全息术、X射线荧光全息术和中子全息术等分辨率全息技术,能够测量掺杂原子的三维(3D)原子排列。其中,光电子全息术可根据化学状态测量每个掺杂原子的原子结构。我们在SPring-8的BL25SU光束线建立了光电子全息实验装置,并开发了软件平台3D-AIR-IMAGE用于数据处理、光电子全息图模拟及三维原子图像重建。
关键词: 光电子全息术、掺杂、半导体、化学态识别、三维原子排列
更新于2025-09-16 10:30:52
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多返回背散射电子轨道的光电子全息术
摘要: 我们通过求解含时薛定谔方程,从理论上研究了双原子分子在线偏振双色激光场中的光电子动量分布。在二维光电子动量谱中发现了向上弯曲的干涉图样。借助简单的半经典分析和强场近似理论,我们证明该干涉图样源自二次返回背散射电子轨道的全息图样,并进一步揭示了这种干涉图样独特观测现象背后的物理机制。具有不同返回时间的背散射电子轨道所形成的全息图样,可能编码了电离后不同时刻靶结构的信息。
关键词: 强场近似理论、背散射电子轨道、含时薛定谔方程、光电子全息术
更新于2025-09-16 10:30:52
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原子分辨率全息术的数据处理
摘要: 在光电子全息术中,通过测量光电子角分布的强度来获取全息图。因此,全息图可定义为球面上的函数。X射线荧光全息术与光电子全息术具有相似性。本研究阐述了适用于原子级分辨率全息术的球面函数表征方法,以及测量坐标系向各类投影转换的理论。我们描述了原子级分辨率全息图旋转变换与对称操作的方法,以及测量全息图碎片的图像合成技术。此外,还探讨了多种从原始全息图数据中去除背景的方法。
关键词: 原子分辨率全息术、光电子全息术、X射线荧光全息术、背景去除、球函数、对称操作、旋转变换、图像合成
更新于2025-09-16 10:30:52
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用于光电子全息术的改进型分子结构检索方法
摘要: 光电子全息术是一种从X射线自由电子激光产生的光电子衍射图案中获取分子结构信息的方法,该方法有望以埃级空间分辨率和飞秒级时间分辨率(即所谓的分子电影)追踪分子结构的动态演化过程。然而当光电子被原子散射时会产生附加相位,而采用傅里叶型变换反推原子位置时,该散射相位会转化为空间误差。我们提出一种消除或大幅抑制该误差的方法,并通过数值算例进行验证。
关键词: X射线自由电子激光、傅里叶型变换、分子结构检索、散射相位、光电子全息术
更新于2025-09-12 10:27:22
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通过Bi2Te3(111)表面实例增强X射线光电子全息术的表面灵敏度
摘要: X射线光电子全息术(XPH)是表面科学中一种新工具,能够在实空间直观呈现目标原子(发射体)的配位结构。研究表面现象需要具备终极且可变(1-5 ML范围内)的表面灵敏度。本文以Bi2Se3(111)表面为例探讨提升XPH表面灵敏度的方法——该材料不同层中存在同种原子的差异化配位。为获得终极表面灵敏度,我们同时采用低电子动能和掠射角光电子相关的全息图部分分析技术。基于EDAC代码计算衍射图案,并通过SPEA-MEM形式体系进行实空间逆向重构,评估各原子层对衍射图案的贡献,发现当动能低于100 eV时可直观观测表面弛豫现象,而第二五元层的贡献在200 eV或更低动能时完全消失。当掠射检测角大于55°(相对于表面法线)时进行全息图部分分析也能实现相同效果。该方法拓展了XPH在应用表面科学各类材料中的实际应用前景。
关键词: 表面结构,光电子全息术
更新于2025-09-11 14:15:04