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通过控制热诱导相变制备具有亚纳米一维刻蚀通道的条纹状二维PdSe?晶格
摘要: 二维晶体通常在平面内具有均匀的周期性结构,在垂直于平面的方向上呈堆叠的片状结构。通过构建独特的晶格结构打破平面内的二维对称性,可产生各向异性的电子和光学响应,这在纳米电子学领域具有应用潜力。然而,制备具有纳米尺度调制特性的各向异性二维晶格具有挑战性,目前主要采用分辨率约10纳米的自上而下光刻方法实现。本研究揭示了一种构建二维条纹晶格体系的相变机制:通过可控热退火使少层PdSe?发生硒元素流失,进而在Pd?Se?双层结构中形成一维亚纳米刻蚀通道。这类条纹状二维晶体无法用传统1-2埃晶胞描述,其三个维度均呈现长程纳米级周期性。一维通道会诱导产生局域化传导态——这种状态既不存在于体相层状材料中,也不见于单层形态。该研究表明,通过利用二元体系中元素耗尽引发的相变机制,可将已知二维晶体家族拓展至超越块体层状范德华晶体的范畴。
关键词: 硒空位,Pd2Se3,二维晶体,PdSe2,扫描透射电子显微镜,一维通道
更新于2025-09-19 17:13:59
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太阳能电池中基于银纳米线的透明导电层存在低温连接的证据
摘要: 采用旋转扫描透射电子显微镜(配备断层重建图像的STEM)和超大规模分子动力学模拟(2×10^6原子),研究了银纳米线(AgNWs)在60°C下的连接形成初级阶段。本研究表明:银纳米线无需传统200°C高温后处理即可在交叉点形成熔融接触。事实上,60°C低温退火更有利于构建高导电网络。STEM与MD结果共同证实,纳米线间连接通过"细化阶段"实现——该阶段首次被本报告揭示,发生于纳米线展宽之前,由上方纳米线的载荷与加热的协同效应导致。本研究成果显著推动了AgNWs在需低温加工的太阳能电池(如钙钛矿、Kesterite及有机太阳能电池)透明导电层中的应用。
关键词: 低温工艺,扫描透射电子显微镜,分子动力学模拟,结电阻率,透明导电层,银纳米线
更新于2025-09-19 17:13:59
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硅上氮化物的共晶形成、V/III比及可控极性反转
摘要: 通过等离子体辅助分子束外延在Si(111)衬底上生长的AlN晶体,在平面边界处其极性被有意地从N极性反转为Al极性。该反转边界的位置通过两步生长工艺控制——该工艺使生长条件从富铝环境突然转变为富氮环境。这种极性反转由硅元素引发:在AlN生长初期形成的铝硅共晶层会融入其中,并在富铝生长条件下漂浮于AlN表面。当生长条件转为富氮时,共晶层中的铝和硅与额外氮通量发生反应并掺入固态AlN薄膜中。由于铝硅共晶形成量相对较低,加之硅掺入量的横向差异,导致极性反转不均匀并形成出人意料地狭窄垂直反转畴。结果表明:有意掺入均匀硅层的方法,可能为制备极性工程氮化物结构提供新途径。
关键词: 氮化铝、硅掺杂、扫描透射电子显微镜、极性反转、氮化物结构、共晶层
更新于2025-09-16 10:30:52
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退火后自支撑GaN衬底上GaN层中注入Mg的原子尺度定量分析
摘要: 在Mg注入的GaN中实现高效p型导电主要取决于后注入退火条件。本研究通过扫描透射电子显微镜和原子探针断层扫描技术,探究了后注入退火对缺陷演化及其与注入Mg离子相互作用的影响。我们发现当注入样品在1000°C以上退火时开始形成Mg团簇。除Mg团簇外,在1300°C退火温度下会形成层错。在层错处偏聚了浓度比注入Mg高约2-3个数量级的Mg。纳米束电子衍射分析显示,在富Mg缺陷处除GaN外未形成明显其他相,表明Mg在层错边缘取代了GaN晶格中的Ga位置。
关键词: 堆垛层错、镁团簇、后注入退火、扫描透射电子显微镜、镁注入氮化镓、原子探针断层扫描
更新于2025-09-12 10:27:22
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激光粉末床熔融制备的Ti-6Al-4V合金经热处理后的固态相变
摘要: 采用激光粉末床熔融(LPBF)技术制备了用于生物医学应用的Ti-6Al-4V合金样品。通过中子衍射(ND)、X射线衍射(XRD)、扫描透射电子显微镜(STEM)和能量色散光谱(EDS)研究了热处理诱导的固态相变。尽管ND分析在此类研究中较为少见,但该技术证实了原始态(#AP)样品的α'马氏体中存在残余β相。XRD分析和STEM观测均未检测到该残余β相。马氏体含有大量缺陷(主要为位错),这些缺陷在热处理过程中发生退火。元素扩散与分配是α?β相变的主要机制,在加热过程中导致晶格膨胀并决定最终相的形貌与尺寸。残余β相对α'→β相变动力学起关键作用。
关键词: X射线衍射、中子衍射、钛合金、相变、热处理、增材制造、扫描透射电子显微镜、能量色散光谱
更新于2025-09-12 10:27:22
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外延连接的量子点固体中的取向无序
摘要: 强耦合胶体量子点(QDs)的周期性阵列可通过调控量子点的尺寸、形貌、组分、间距及组装几何结构,实现对电子能带结构的前所未有的精确控制。这包括精准设计带隙与载流子迁移率,以及金属-绝缘体转变、无质量载流子、拓扑态等非凡特性。然而目前这些理论预测的电子结构在实验实现中仍受限于结构无序性。本研究采用像差校正扫描透射电镜精确量化了外延连接量子点薄膜的取向无序度。尽管相邻量子点间存在原子级相干连接,我们发现其仍存在1.9度的标准偏差错位,导致显著弯曲应变集中于连接颈部。通过对数千个量子点的面外取向分布观测与量化,并关联面内与面外错位关系,发现面外错位的量子点与其面内相邻量子点也存在统计学上更显著的失配。运用键向序参数ψ4,我们既表征了四重对称性,又引入了局域超晶格(SL)取向的量化指标,从而实现超晶格与原子晶格(AL)局部取向序的直接对比。研究发现超晶格取向存在更显著的变异,且两种不同尺度晶格取向间存在统计学稳健但局域高度变化的关联性。在晶界处观察到AL与SL行为的显著差异:AL取向呈现锐利边界,而SL通过相邻晶粒间的晶格形变实现更平缓的过渡。AL与SL的耦合是薄膜生长的根本驱动力,这些结果表明其底层机制具有复杂性——当取向附着与超晶格生长协同发生时,简化的量子点外延附着模型可能不足以解释其生长过程与无序现象。
关键词: 取向无序、量子点固体、自组装、扫描透射电子显微镜、纳米晶体、硒化铅
更新于2025-09-11 14:15:04
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2016年欧洲显微镜学大会论文集 || 纳米结构钙钛矿中锂诱导八面体倾斜有序排列及其相关应变的直接表征
摘要: 自组装纳米结构有望构建具有卓越功能的二维和三维超晶格。要理解驱动超晶格形成的机制,需要获取其底层结构信息。然而这些超晶格固有的纳米尺度结构调制难以通过常规衍射结构测定法表征。必须采用实空间直接成像方法来探测局部结构特征,从而为理论理解和后续的结构-性能关联设计提供关键依据。 我们利用像差校正扫描透射电子显微镜(STEM),开发了优化的原子级明?。˙F)成像条件来观测钙钛矿氧化物中的氧八面体。通过多切片计算确定了探测器收集角度,使得氧八面体能在大样品厚度范围内被灵敏且稳定地成像。这些计算还提供了校准依据,可通过单个八面体图像定量测量其八面体倾斜角。 将该实空间八面体倾斜映射技术应用于锂离子电池潜在固体电解质Li0.5–3xNd0.5+xTiO3时,我们直接揭示了具有二维调制八面体倾斜的非传统超晶格?;诙壳阈蓖纪频汲霭嗣嫣迩阈钡髦频氖枋?,明确识别出该调制的高阶谐波特性。通过同步环形暗?。ˋDF)成像,我们还实现了逐晶胞的晶格参数测绘,发现了与倾斜调制相关的高度局域化应变。 进一步研究表明,通过改变锂化学计量比可调控倾斜调制。值得注意的是,我们观察到与脱锂/锂化过程相关的倾斜调制可逆湮灭/重构现象,这暗示了该潜在锂离子导体中与锂离子传导相关的结构转变。上述观测结果大多无法通过常规衍射分析获得,并由此建立了前所未有的机械耦合倾斜竞争模型来解释超晶格形成机制。 我们这种量化局部八面体结构并将其与应变相关联的实空间方法,可推广应用于其他先进氧化物体系。
关键词: 二维调制结构,扫描透射电子显微镜,锂离子固态电解质,钙钛矿氧化物,氧八面体倾斜
更新于2025-09-11 14:15:04
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2016年欧洲显微镜学大会:会议录 || 石材激光诱导泛黄现象:基于模型样品的透射电镜成像与扫描透射电镜-电子能量损失谱联合研究
摘要: 上世纪90年代,工作波长为1064纳米的Nd-YAG调Q激光设备被视为清洗石雕(尤其是清除硬化黑色石膏结壳)最具前景的工具。但由于该激光技术偶尔会使清洗表面泛黄(如图1所示),其应用推广受到阻碍。法国文物?;すぷ髡哂绕淙衔庵址夯菩вκ侵卮竺姥毕?,导致激光技术逐渐退出修复领域。这种变色现象至今尚未完全解释:目前被广泛接受的假说认为,黑色结壳中的含铁化合物经激光照射后会转化为富铁黄色纳米相,并重新沉积在被清洗基底上。 为验证该假说,研究者通过混合不同比例的赤铁矿α-Fe2O3与石膏CaSO4·2H2O制备了模拟黑色结壳。使用Nd-YAG调Q激光照射后,可见烟雾中飞溅出大量颗粒,样品颜色瞬间从红色转变为亮黄色。如图2所示,透射电子显微镜(TEM)用于表征激光作用下烟雾及样品表面生成的纳米结构形貌。此外,如图3所示,结合电子能量损失谱(STEM-EELS)和高角环形暗场成像(HAADF)的像差校正扫描透射电子显微镜,测定了新生纳米相的化学成分。研究发现样品表面与飞溅微粒均覆盖着不规则纳米薄膜和分散的球形纳米颗粒,这些物质均含铁与氧元素。该结果证实了泛黄效应与照射后含铁纳米相存在之间的关联。
关键词: 电子能量损失谱、透射电子显微镜、扫描透射电子显微镜、纳米材料、铁、泛黄、激光
更新于2025-09-11 14:15:04
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通过纳米级电子探针直接观测红外等离子体法诺反共振现象
摘要: 在本信中,我们利用单色化像差校正扫描透射电子显微镜(STEM)的最新突破,解析了单个纳米加工盘-棒二聚体中的红外等离子体法诺反共振现象。通过结合电子能量损失谱与理论建模,我们研究并表征了准离散与准连续局域表面等离子体共振之间弱耦合区域的一个子空间——该区域会出现红外等离子体法诺反共振。这项工作展示了STEM仪器在实验观测纳米尺度等离子体响应方面的能力,而此类响应此前仅能通过更高分辨率的红外光谱技术实现。
关键词: STEM(扫描透射电子显微镜)、红外、法诺反共振、等离子体、电子能量损失谱(EELS)
更新于2025-09-11 14:15:04
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[2019年IEEE光子学会议(IPC) - 美国德克萨斯州圣安东尼奥 (2019.9.29-2019.10.3)] 2019年IEEE光子学会议(IPC) - 提高硅衬底上InAs量子点激光器的可靠性
摘要: 利用关联电子显微镜技术,我们表征了InAs量子点(QD)结构中的光电特性和位错结构属性。结果表明,尽管位错显著影响量子点的发光性能,但与量子阱结构相比,位错攀移增强的复合速率在老化过程中明显减缓。
关键词: 量子点激光器、扫描透射电子显微镜(STEM)、位错、硅光子学、阴极荧光、硅基III-V族半导体
更新于2025-09-11 14:15:04