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oe1(光电查) - 科学论文

46 条数据
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  • 斜入射快速带电粒子穿过石墨烯时的能量损失与渡越辐射

    摘要： 我们针对扫描透射电子显微镜（STEM）中斜入射单层石墨烯的带电粒子能量损失通道进行了完全相对论计算，区分了以电子激发形式（欧姆损耗）沉积在石墨烯中的能量与以渡越辐射（TR）形式发射到远场的能量。通过定义描述纵向和横向激发过程的两个石墨烯面内介电函数（分别对应这两种能量损失通道），构建了问题模型。采用多种石墨烯电导率模型作为这些介电函数的输入参数，使我们能够讨论斜入射对太赫兹（THz）至紫外（UV）宽频范围内多个过程的影响。特别地，在THz频段，我们证明石墨烯电导率的非局域效应在推迟区并不重要，并展示了渡越辐射谱的纵向与横向贡献呈现强各向异性的角分布特征——这种特征可通过STEM中的阴极荧光测量清晰区分。此外，我们探究了中红外（MIR）频段斜入射快带电粒子激发石墨烯光学响应中所谓横向模式的可能性。最后我们发现：除MIR至UV频段纵向欧姆能量损失通常存在的高能峰外，斜轨迹下横向欧姆能量损失的平面分布可能呈现强方向性特征，该特征有望通过STEM中对石墨烯的动量-角度分辨电子能量损失谱观测到。

    关键词： MIR（中红外）、能量损失、STEM（扫描透射电子显微镜）、太赫兹（THz）、切伦科夫辐射、紫外（UV）、石墨烯、阴极荧光、斜入射、欧姆损耗

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 溴化铯铅钙钛矿中晶界和Ruddlesden-Popper缺陷的原子结构与电活性

    摘要： 为评估平面缺陷在卤化铅钙钛矿（一种廉价且用途广泛的半导体材料）中的作用，关键在于从原子尺度研究其结构（包括缺陷）并深入理解其对电子特性的影响。本研究结合合成后纳米晶融合技术、像差校正扫描透射电子显微镜和第一性原理计算，探究CsPbBr3纳米晶中形成的不同平面缺陷本质。通过原子级分辨率成像观察到两类常见平面缺陷：此前未报道的富溴[001](210)∑5晶界（GBs）和Ruddlesden-Popper（RP）平面位错。第一性原理计算表明，这两种平面位错均未产生深能级缺陷，但其缺溴对应结构会产生此类缺陷。研究发现∑5晶界会排斥电子并吸引空穴（类似n-p-n结），而RP平面缺陷则会同时排斥电子与空穴（类似半导体-绝缘体-半导体结）。最后，本文讨论了这些发现的潜在应用价值，及其对理解有机-无机卤化铅钙钛矿中平面缺陷的意义——这类缺陷正是造就极高光电转换效率太阳能电池的关键因素。

    关键词： 鲁德尔斯登-波珀缺陷、铅卤钙钛矿、扫描透射电子显微镜、密度泛函理论、晶界

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 2016年欧洲显微镜学大会论文集 || 纳米尺度激子与等离子体映射

    摘要： 激子与等离激元相互作用理论（它们是太阳能电池、LED和半导体电路等器件中能量传递的主要机制）已被认知数十年。然而材料内部的光物理行为始终难以理解且无法直接观测。表面结构、局部厚度变化及边缘存在必然影响材料的宏观特性。要实现这些材料在实际应用中的全部潜力，关键在于纳米尺度上理解其局部表面结构与化学性质。因此需要从底层（即单个原子层面）全面表征物理化学性质，并在光电效应发生位置进行绘图。得益于近期技术进步，我们现在能够获取此前不可探测的低损耗电子能量损失谱（LL EEL）部分区域。正如Zhou和Dellby[1]所述，这为研究纳米材料开辟了新可能——不仅能以空前能量分辨率，还能突破体相光学技术的限制实现纳米级空间分辨率。尽管Tizei和Lin[2]近期在解析LL EEL特征物理起源方面取得显著进展，但我们对信号及其起源的理解仍存在重大空白。本研究首次结合实验性单色化LL STEM EEL光谱与含时密度泛函理论（TDDFT）及Bethe-Salpeter方程（BSE）的理论计算，在纳米尺度研究MoS2光学性质，旨在阐明完整LL EEL谱峰位及区域变化的起源。我们报道：通过单色化LL EELS（图1）在MoS2薄片上识别并解析出~1.88eV和~2.08eV的中带隙激子信号并进行绘图，其起源经BSE计算证实；同时结合LL EELS与TD DFT识别并绘制多个等离激元峰（图1）。此外，比较薄片边缘与内部区域（即层数增加时）发现LL EELS信号存在显著空间差异，这些差异主要可归因于束流几何效应。文中将讨论实验装置对低损耗EELS信号的影响。

    关键词： STEM（扫描透射电子显微镜）、2D材料（二维材料）、MoS2（二硫化钼）、TEM（透射电子显微镜）、spectroscopy（光谱学）、Low loss EELS（低损耗电子能量损失谱）

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 制备铜与聚酰亚胺双层结构以实现柔性电子器件中的电路微缩化与高界面粘附性

    摘要： 随着第五代移动通信系统的商业化以及物联网的进一步普及，工业创新正催生出与高速通信、自动驾驶汽车和远程医疗等概念相关的新业务领域。其中一项挑战是实现具有高清晰度电路的柔性器件，这需要开发聚合物基板上铜薄膜的新型制造技术以满足需求，并通过理解铜/聚合物界面纳米结构来确保产品质量。我们开发了一种在聚酰亚胺（PI）上制造铜薄膜的有前景技术，该技术主要由非常简单的半导体器件工艺构成。这项技术能以纳米级精度控制铜厚度，形成微型化铜电路，在界面粘附性及材料/生产成本方面具有潜在优势。我们利用同步辐射硬X射线光电子能谱（HAXPES）、扫描透射电子显微镜（STEM）和飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS），系统分析了传统气相沉积法与新工艺制备的铜/聚酰亚胺界面。研究发现：传统气相沉积时，蒸发的铜原子会分解聚酰亚胺，并在铜/聚酰亚胺界面形成数纳米厚的氧化层从而降低界面粘附性；而新工艺能显著抑制聚酰亚胺分解和界面氧化。此外，该技术还可广泛应用于金属基板上聚合物涂层形成的金属/聚合物界面研究——这是此前无法实现的领域。

    关键词： STEM（扫描透射电子显微镜）、TOF - SIMS（飞行时间二次离子质谱）、柔性印刷电路、微型化、界面粘附、HAXPES（硬X射线光电子能谱）、柔性电子学

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • InGaN/GaN核壳纳米棒边缘自组织形成的富铟三角形纳米棱柱的直接成像

    摘要： 扫描透射电子显微镜中的光谱阴极荧光显微技术直接证实，在InGaN/GaN核壳纳米棒边缘的自组装三角形纳米棱柱中存在更高的铟掺杂量。这些纳米棱柱由三个46纳米宽的a面纳米晶面终止，其锐利界面在基面形成明确的等边三角形基底。与纳米棒侧壁上的InGaN层相比，这些结构显示出红移的InGaN发光和更亮的Z衬度对比，这归因于至少高出4%的铟含量。对内部光学和结构特性的详细分析揭示了从417纳米到500纳米峰值波长的发光贡献，证明纳米棱柱内部朝向纳米棒表面的铟浓度逐渐增加。

    关键词： 阴极发光显微镜、InGaN/GaN核壳纳米棒、纳米棱镜、扫描透射电子显微镜、铟掺杂

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • CdO/MgO和CdO/Al?O?界面的原子结构复杂性

    摘要： 我们报道了CdO薄膜在(001)面MgO和(0001)面Al2O3衬底上的界面结构。通过像差校正扫描透射电子显微镜观察发现，(001)面CdO与(001)面MgO的外延生长存在超过10%的晶格失配，并形成高密度界面失配位错。结合分子动力学模拟表明，在CdO与MgO构成的超薄异质结构（<3 nm）中，位错应变场会形成并相互重叠。在c面Al2O3衬底上，CdO沿[025]晶向生长，我们发现由于蓝宝石表面对称性作用形成了三种旋转变体。这些结果为岩盐结构氧化物的外延生长提供了重要见解。

    关键词： 氧化镉，外延生长，氧化铝，扫描透射电子显微镜，分子动力学模拟，氧化镁，界面结构

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 利用液相电子显微镜观察金纳米粒子团簇的动力学行为

    摘要： 纳米粒子在固液界面处的扩散、吸引与排斥等动力学过程，以及纳米粒子结构的自组装行为，与体相条件下存在显著差异，其基本物理规律至今尚未明确。本研究采用液相扫描透射电子显微镜（LP-STEM）技术，观测了夹在两层氮化硅薄膜之间的液层中，壳聚糖包覆金纳米粒子（TCHIT-AuNP）胶体团簇的多种动力学特性。当电子束流强度为0.9 e?/s?2时，我们发现金纳米粒子会组装成随时间推移发生位移和旋转的团簇，新形成的团簇可通过取向附着机制相互结合形成更大团簇。将电子束流增至6.2 e?/s?2时，观察到部分团簇发生碎裂，且TCHIT-AuNP在团簇间发生交换。在最高研究束流强度25 e?/s?2条件下，尽管金纳米粒子未与封闭液体的薄膜发生永久性附着或钉扎，但其运动速度仍比液体中的布朗运动慢得多。作为对照，我们还进行了支化聚乙烯亚胺（BPEI）包覆金纳米粒子的对比实验。

    关键词： 纳米粒子聚集、纳米粒子动力学、固液界面、金纳米粒子、扫描透射电子显微镜、液相电子显微镜

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 利用多元统计分析揭示卤化物钙钛矿薄膜的化学组成

    摘要： 卤化物钙钛矿的局部化学成分是决定其宏观特性与稳定性的关键因素。虽然扫描透射电子显微镜（STEM）结合能量色散X射线光谱（EDX）是获取此类信息的强大且广泛使用的工具，但电子束诱导损伤和薄膜的复杂配方使这项研究具有挑战性。在此我们展示如何运用多元分析方法——包括源自"大数据"研究的统计程序（如主成分分析PCA）——可显著提升对脆弱材料的信号提取效果。我们还展示了类似的解构算法（非负矩阵分解NMF）如何解析钙钛矿薄膜中的纳米级元素组成，揭示偏析物种的存在并确定纳米尺度的局部化学计量比。

    关键词： 混合钙钛矿，大数据，多元分析，化学成分，扫描透射电子显微镜-能量色散X射线光谱，纳米尺度

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • SrTiO3中晶界断开结构的表征 第一部分：晶界断开结构中的位错组分

    摘要： 高分辨率透射电子显微镜常用于表征晶界，但通常仅适用于具有高密度重合位点的高对称性特殊晶界。对于这些"特殊"晶界，可使双晶处于低指数晶带轴且晶界平面平行于入射电子束方向，从而解析其原子尺度结构——这是普通晶界无法实现的。本研究采用像差校正透射电镜和扫描透射电镜分析了SrTiO3中的普通晶界，这些晶界至少包含一种断键缺陷（即可能同时具有台阶和/或位错成分的缺陷）。由于现有方法无法完全解析普通晶界中断键的位错成分，本研究采用平面匹配法比较不同晶界的断键特征。通过该方法部分表征了断键的位错成分，发现其刃型分量主要平行于{100}和{110}晶面且接近垂直宏观晶界平面；而台阶分量则主要平行于相同晶面族({100}和{110})。

    关键词： 扫描透射电子显微镜、晶界、透射电子显微镜、钛酸锶、断键

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 结构导向孤对电子：SnTiO3的合成与结构表征

    摘要： 通过软化学方法首次成功合成了块体形式的SnTiO3。扫描透射电子显微镜（STEM）和Rietveld精修表明，SnTiO3具有与典型钛铁矿型结构相似的构型，形成由边共享TiO6八面体组成的蜂窝状晶格，这些八面体被Sn2+修饰。由于单层之间形成范德华间隙以及不同堆叠类型具有相近的能量极小值，SnTiO3形成了多种堆叠序和孪晶畴，我们通过系统的DIFFaX模拟对其进行了描述。该结构受锡孤对电子支配，这些孤对电子不仅影响层间堆叠方式，还导致EELS和NMR观测到的局部畸变，可能带来广泛的应用前景。

    关键词： 密度泛函理论、范德华间隙、里特维尔德精修、软化学、扫描透射电子显微镜、钛铁矿型结构、电子能量损失谱、锡钛氧化物、核磁共振

    更新于2025-09-09 09:28:46