Insights into radiation damage from atomic resolution scanning transmission electron microscopy imaging of mono-layer CuPcCl$_{16}$ films on graphene
迄今为止，单层有机晶体的原子分辨图像只能用扫描探针方法获得。一方面，它们通常在大块材料的表面上制备，这是无法通过（扫描）透射电子显微镜获得的。另一方面，单层有机晶体的临界电子剂量的数量级低于散装晶体，使（扫描）透射电子显微镜表征非常具有挑战性。在这项工作中，我们提出了一个原子分辨的研究单层CuPcCl \textsubscript{16}晶体下的电子束的动力学，以及通过低剂量电子显微镜获得的未损坏的分子的图像。结果显示了这种材料的2D层中的动力学和辐射损伤机制，补充了早期研究中对大块晶体的发现。此外，能够对未受损的分子晶体进行成像，可以表征由2D材料和有机分子组成的新复合材料。
2018-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Voids and Mn-rich inclusions in a (Ga,Mn)As ferromagnetic semiconductor investigated by transmission electron microscopy
空隙相邻的立方（ZnS型）和六方（NiAs型）Mn丰富的纳米晶体的特征在于使用像差校正的透射电子显微镜退火Ga 0.995Mn 0.005 As磁性半导体样品的分子束外延生长。纳米束电子衍射测量表明，纳米晶体的晶格参数表现出偏离散装锰砷。原位退火内的电子显微镜是用来研究成核，聚结，和晶粒生长的个别纳米晶体。在903 K退火后，样品的磁转变温度可能是由立方铁磁纳米晶体的存在下占主导地位。
2011-01-08 cond-mat.mtrl-sci
A deep learning approach to identify local structures in atomic-resolution transmission electron microscopy images
记录原子分辨率的透射电子显微镜（TEM）图像正变得越来越常规。然后，一个新的瓶颈是分析这些信息，这通常涉及耗时的手动结构识别。我们开发了一种基于深度学习的算法，用于识别TEM图像中的局部结构，该算法对显微镜参数和噪声稳定。神经网络完全通过模拟训练，但能够对实验图像进行可靠的预测。我们将该方法应用于单层有缺陷的石墨烯，并在氧化物载体上的金属纳米颗粒。
2018-02-09 cond-mat.mtrl-sci
Depth, relaxation and temperature dependence of defect complexes in scanning transmission electron microscopy
我们提出了一种新的分析方法，用于扫描透射电子显微镜（STEM）的基础上的Voronoi细胞集成方法，以确定在ZnO中的InZn和VZn缺陷复合物的三维位置。使用最先进的仿真软件和硬件，我们提出了使用模拟图像上的迈克尔逊对比度的计算方法，以确定在实验设置中使用的最佳接收角。缺陷的位置，DFT松弛和冷却的样品到液氮温度的效果进行了研究。DFT松弛被证明是后果，以准确地确定三维位置的缺陷。松弛也被证明有一个显着的影响，在液氮温度下相邻的列。
2019-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Quantifying transmission electron microscopy irradiation effects using two-dimensional materials
重要的透射电子显微镜仪器和能力的最新进展，使其不可或缺的原子尺度材料表征。与此同时，二维材料的可用性提供了理想的样品，其中每个原子或空位都可以解析。最近的研究还揭示了聚焦电子辐照的不同应用的新可能性：对结构甚至单个原子的受控操纵。评估这种方法的未来可能性的全方位需要一个精确的物理理解的能量低至15千电子伏的电子的相互作用，现在使用的（扫描）透射电子显微镜，成为可行的，由于在实验技术和理论模型的进步。我们总结了基于二维材料的最新结果的基础物理过程的当前知识的状态，重点是电子-物质相互作用的物理原理，而不是它导致的材料特定的辐射诱导的缺陷。
2019-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Fundamentals and applications of aberration corrected high resolution transmission electron microscopy in materials science
International Center for Materials Science, Jawaharlal Nehru Centre for Advanced Scientific Research (JNCASR)（印度高级科学研究中心国际材料科学中心）
本文综述了 aberration corrected 高分辨率透射电子显微镜在材料结构表征中的基础原理与应用，涵盖像差校正、直接图像解释及相位对比成像等方法，探讨了其在原子尺度材料研究中的潜力。
2026-03-25 cond-mat.mtrl-sci
Efficient first principles simulation of electron scattering factors for transmission electron microscopy
电子显微镜是研究材料性质直至其原子结构的有力工具。在许多情况下，图像的定量解释需要基于原子结构模型的模拟。这些方法通常使用独立原子近似，忽略了成键效应，然而成键效应可能是可测量的，并且具有物理意义。由于所有的电子和核芯都对散射势有贡献，超出这种近似的模拟依赖于计算要求很高的全电子计算。在这里，我们描述了一种新的方法来产生从头计算静电势时，描述的核心电子的投影函数。结合定量图像模拟的接口，这种实现方式可以轻松快速地对电子显微镜图像进行建模。我们比较模拟的透射电子显微镜图像和衍射图案的实验数据，显示出相当于早期的全电子计算的精度在一个低得多的计算成本。
2018-10-29 cond-mat.mtrl-sci
Insights and alternative proposals on the phase retrieval in high resolution transmission electron microscopy
提出了一种直接从高分辨透射电子显微镜（HRTEM）记录的图像强度图中反演出射波函数（OEW）的重建方法。该方法是基于应用修改后的强度方程表示的HRTEM图像。比较讨论了现有的OEW重建方法，离轴电子全息和本建议。从MoS2、BN和ZnO的实验图像中提取的相移与理论参考值非常吻合。此外，还证明了衍射图样的傅里叶级数展开对于直接反演某种形式的孤立周期像函数是有效的。然而，对于非周期性对象信息，例如，缺陷、掺杂物、边缘等，第一种方法整体上起作用。
2021-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Determination of incommensurate modulated structure in Bi2Sr1.6La0.4CuO6+δ by aberration-corrected transmission electron microscopy
用像差校正透射电子显微术结合高维空间描述研究了Bi_2Sr_（1.6）La_（0.4）CuO_（6 +δ）（BSLCO）中的无公度调制结构。分别对负Cs成像（NCSI）和被动Cs成像（PCSI）模式下的两幅图像进行去卷积。从两个相应的投影势图（PPM）中得到了与IMS相似的结果，但同时发现NCSI PPM中代表原子的点的尺寸小于PCSI PPM中的原子的尺寸。考虑到尺寸是影响精度的因素之一，基于从NCSI图像获得的PPM，结合HD空间描述，确定了BSLCO中所有非重叠原子的调制函数。
2012-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Reconstruction of the interatomic forces from dynamic Scanning Transmission Electron Microscopy data
我们探讨的可能性，重建的生成物理模型描述原子单位之间的相互作用，从观测电子显微镜数据的固体。在这里，使用扫描透射电子显微镜（STEM）观察在连续电子束照射下单层石墨烯边缘的Si原子的动态运动。所得到的时间推移STEM图像表示所观察到的系统的化学状态的快照。我们使用两种方法：使用径向分布函数（RDF）和具有力匹配的石墨烯-Si原子间成对势的直接拟合进行平均力势（PMF）计算，以重建材料中的力场。这些研究奠定了定量分析的基础，从STEM数据，通过采样的亚稳态的化学空间的系统的材料能量学。
2021-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Structural identification of cubic iron-oxide nanocrystal mixtures: X-ray powder diffraction versus quasi-kinematic transmission electron microscopy
两种新的（和专有的）战略的结构识别的一个单一的高分辨率（HR）的透射电子显微镜（TEM）图像或一个单一的旋进电子衍射图案的结构识别提出了他们的优势进行了讨论相比，从粉末X射线衍射图案的结构指纹。立方磁铁矿和磁赤铁矿纳米晶体的模拟作为例子。这是一个扩展和更新版本的会议文件，已发表在补充。程序TMS 2008年，第137届年度会议和展览，第1卷，材料加工和性能，页。25-32.
2008-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Transmission Electron Microscopy Studies on RF Sputtered Copper Ferrite Thin Films
在50W的功率下射频溅射铜铁氧体薄膜。将所沉积的膜在空气中在800°C下退火并缓慢冷却。用透射电子显微镜（TEM）对沉积态和缓冷态薄膜进行了研究。显着更大的缺陷浓度，包括堆垛层错，观察到在50 W的沉积膜比在200 W的更高的射频功率沉积的膜。在800°C下退火然后缓慢冷却的膜显示出不寻常的晶粒生长，对于约240nm的膜厚度，晶粒生长高达180nm。这些颗粒呈菊池型。
2010-12-28 cond-mat.mtrl-sci
A single-projection three-dimensional reconstruction algorithm for scanning transmission electron microscopy data
对三维纳米结构的兴趣增加，推动了能够在纳米级或纳米级以下三维成像的电子显微镜技术。我们提出了一种重建算法，作为输入的一个焦点系列的四维扫描透射电子显微镜（4D-STEM）数据。我们将该方法应用于铅铱酸盐，铅$_2$铱$_2$ O $_7$，钇稳定的氧化锆，Y $_{0.095}$ Zr $_{0.905}$ O $_2$，异质结构从数据采集与样品在一个单一的平面视图取向，沿光束方向堆叠的外延层。我们表明，Pb-Ir原子柱是可见的重建体积的最上层。我们比较这种方法的替代技术的深度切片使用微分相衬扫描透射电子显微镜（DPC-STEM）和多层重叠关联重建。
2022-02-17 cond-mat.mtrl-sci
Phase-resolved imaging of edge-mode spin waves using scanning transmission x-ray microscopy
我们已经成像的小振幅自旋波本征模的激发，局部在$\sim$ 100 nm的纳米级镍$_{81}$铁$_{19}$椭圆的顶点，使用时间分辨扫描透射X射线显微镜（STXM）在2 GHz和分辨率为70 nm。利用埋层的STXM的灵敏度，我们发现，在两个顶点的磁化旋进的变化，从主要同相到异相的样品，并没有一个导电层沉积在椭圆。作为一个合理的解释，在相位反转，我们建议，意想不到的强奥斯特场产生的不连续的覆盖层，虽然不能完全排除边缘粗糙度的影响。结果表明，STXM的能力，以图像小振幅，GHz的磁化动力学与潜在的映射射频磁场的纳米尺度。
2016-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Effect of a Physical Phase Plate on Contrast Transfer in an Aberration-Corrected Transmission Electron Microscope
在理论研究中，我们分析了弱相位物体在透射电子显微镜中的对比度传递，该透射电子显微镜在成像透镜系统中配备了像差校正器（Cs-校正器），在物镜的后焦平面中配备了物理相位板。对于由物理相位板引起的散射电子和未散射电子之间的π/2相移，正弦型相衬传递函数被转换为余弦型函数。如果由物镜散焦和透镜像差引起的相移等于零，则理论上可以实现最佳成像条件。实际上，由于残余像差和变化的非零局部散焦值，这种情况难以实现，这通常是由不均匀的样品表面形貌造成的。我们探索的条件-即范围的Cs值和散焦-最有利的对比度转移作为信息限制的函数，这是唯一的限制，在Cs校正的透射电子显微镜的电子波的部分相干性的影响。在高分辨率的操作条件下，我们发现，一个物理相位板提高了强烈的低和中等分辨率的对象对比度，同时提高容忍散焦和CS变化，相比没有相位板的显微镜。
2010-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Efficient nanoscale imaging of solid-state phase transitions by transmission electron microscopy demonstrated on vanadium dioxide nanoparticles
提出ADF-STEM作为高效无损纳米尺度工具监测固态相变，以二氧化钒纳米颗粒为例证明其通过低电子剂量实现清晰衬度成像，为快速大面积纳米尺度表征开辟前景。
2024-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Quantitative magnetic information from reciprocal space maps in transmission electron microscopy
磁性材料表征中最具挑战性的问题之一是在纳米尺度上获得定量分析。在这里，我们描述了如何使用透射电子显微镜（TEM）的电磁圆二色性（EMCD）测量可以用于该目的，利用倒易空间映射。应用EMCD求和规则，得到了Fe的轨道自旋矩比为$m_L/m_S=0.08 \pm 0.01$，这与普遍接受的值是一致的.因此，我们建立EMCD作为一种定量元素的具体技术，磁性研究，使用广泛使用的仪器具有优越的空间分辨率。
2009-02-24 cond-mat.mtrl-sci
Direct imaging of local atomic structures in zeolite using novel low-dose scanning transmission electron microscopy
沸石由于其独特的多孔原子结构，已被用于工业应用，如催化剂、离子交换剂和分子筛。然而，通过电子显微镜直接观察沸石局部原子结构是困难的，这是由于它们对电子辐照的低抗性。随后，这些结构和它们的性质之间的基本关系仍然不清楚。一种新的低电子剂量成像技术，最佳明场扫描透射电子显微镜（OBF STEM）最近被开发出来。它重建的图像具有高的信噪比和剂量效率约两个数量级高于传统的方法。在此，我们对一种FAU型沸石进行了低剂量原子分辨率的OBF STEM观测，有效地可视化了其框架中的所有原子位点。此外，还直接表征了沸石中孪晶界面的复杂局部原子结构。本研究的结果有利于许多电子束敏感材料中局部原子结构的表征。
2023-01-11 cond-mat.mtrl-sci
Characterization of Fe-N nano crystals and nitrogen-containing inclusions in (Ga,Fe)N thin films using transmission electron microscopy
纳米夹杂物填充氮，位于相邻的FenN（n = 3或4）纳米晶体内（Ga，Fe）N层，确定和其特征在于使用扫描透射电子显微镜（STEM）和电子能量损失谱（EELS）。高分辨率的STEM图像揭示了截断的Fe-N纳米晶体在其边界与含氮夹杂物。在电子显微镜上进行了可控电子束钻孔实验，在原位释放夹杂物中的氮气。单个夹杂物中氮的密度测得为1.4 ± 0.3 g/cm 3。这些观察结果为（Ga，Fe）N层中过剩氮的位置提供了解释，该过剩氮在生长期间通过FenN（n> 1）纳米晶体的成核而释放。
2013-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Angle-dependent ultrasonic transmission through plates with subwavelength hole arrays
我们研究了穿孔板中的声传输作为入射角的函数，并得出结论，它具有独特的性质，使其独特的，本质上不同于通过穿孔金属板的光传输。更确切地说，我们得出以下结论：（a）类似于其光学对应物，声学传输最小值响应于周期性起核心作用的伍德异常;（b）与光学情况和声学情况相比，狭缝，薄板模式（兰姆和Scholte-Stoneley模式）强烈耦合到晶格和法布里-珀罗共振。这就产生了独特的传输行为，从而为奇异波现象开辟了新的视角。
2008-05-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Factors limiting quantitative phase retrieval in atomic-resolution differential phase contrast scanning transmission electron microscopy using a segmented detector
在原子分辨率扫描透射电子显微镜中使用分段检测器的材料的定量微分相衬成像受到各种因素的限制，包括相干和非相干像差、检测器定位和均匀性以及扫描失真。通过比较单层和少层石墨烯的实验案例研究与图像模拟，我们探索哪些参数需要最精确的表征，以可靠和定量地解释重建的相位。相干和非相干透镜像差被发现有最显着的影响。对于大视场上的图像，噪声和非周期性边界条件的影响是明显的，但在这种情况下，研究的影响小于光束偏转耦合到光束扫描（不完美的倾斜偏移纯度）所引入的伪影。
2021-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Element-Specific First Order Reversal Curves Measured by Magnetic Transmission X-ray Microscopy
本文利用磁透射X射线显微镜实现了元素特异性的局域一阶反转曲线测量，在CoTb薄膜和微结构中验证了其定量准确性，为纳米尺度磁性行为研究提供了新方法。
2022-10-11 cond-mat.mtrl-sci
A roadmap for edge computing enabled automated multidimensional transmission electron microscopy
现代高速电子探测器的出现使得多维高光谱透射电子显微镜数据集（如4D-STEM）的收集成为常规。然而，许多显微镜学家发现这样的实验令人生畏，因为这样的数据集的分析，收集，长期存储和联网仍然具有挑战性。一些常见的问题是所述数据集的大而笨重的大小，通常达到几千兆字节，非标准化的数据分析例程，以及缺乏充分利用电子显微镜所需的计算和网络资源的清晰度。然而，现有的计算和网络瓶颈在这些实验的每个步骤中引入了显著的惩罚，因此，实时分析驱动的多维TEM自动化实验是非常具有挑战性的。一种解决方案是将显微镜与边缘计算集成，其中中等功能的计算硬件在将较重的计算交给HPC系统之前执行初步分析。从这个角度来看，我们追溯了现代电子显微镜中计算的根源，展示了在边缘系统上运行的深度学习实验，并讨论了将显微镜、边缘计算机和HPC系统联系在一起的网络要求。
2022-10-05 cond-mat.mtrl-sci
Suppressing dynamical diffraction artefacts in differential phase contrast scanning transmission electron microscopy of long-range electromagnetic fields via precession
在微分相衬扫描透射电子显微镜（DPC-STEM），在动态衍射的样品厚度和局部晶体取向（由于样品弯曲）的变化所产生的变化可以产生的对比度相比，所产生的远距离电磁场探测这种技术。通过模拟，我们探索这些动态衍射文物的规模，并介绍了一个度量的大小，其混淆的对比度的贡献。我们表明，在几个毫弧度的角度范围内的进动可以抑制这种混淆的对比度由一到两个数量级。我们的探索中心周围的案例研究GaAs附近的[011]区轴取向使用探针形成孔径半角度的顺序为0.1毫拉德在300千电子伏，但发现的趋势和使用的方法，预计适用于更普遍。
2020-02-05 cond-mat.mtrl-sci
Observation of stable Neel skyrmions in Co/Pd multilayers with Lorentz transmission electron microscopy
Neel skyrmions是高度的兴趣，由于其在各种自旋电子器件的潜在应用，目前可在重金属/铁磁双层和多层膜与强大的Dzyaloshinskiiii-Moriya相互作用。在这里，我们报告的直接成像的手性自旋结构，包括skyrmion在交换耦合的Co/Pd多层在室温下与洛伦兹透射电子显微镜，高分辨率的技术，以前建议表现出没有尼尔skyrmion对比度。相位恢复方法使我们能够映射的skyrmion核心的内部自旋结构，确定一个25纳米的均匀磁化的中心区域，然后由一个更大的区域，其特征在于从旋转面内到面外。在厚磁性多层膜中，没有稳定的面外场的室温skyrmions内部自旋结构的形成和解析开辟了一套新的工具和材料来研究与手征有序和skyrmions相关的物理和器件应用。
2017-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Materials Structure, Properties and Dynamics through Scanning Transmission Electron Microscopy
扫描透射电子显微镜（STEM）在过去的十年中发展迅速，这要归功于它能够校正探头形成透镜的主要像差。现在，原子大小的光束是常规的，即使在加速电压低至40千伏，使撞击损伤最小化的光束敏感材料。像差校正探头可以包含足够的电流，用于在多种模式下进行高质量、同步成像和分析。原子位置可以以皮米精度绘制，揭示铁电畴结构，组成可以通过能量色散X射线光谱（EDX）和电子能量损失光谱（EELS）绘制，并且电荷转移可以使用EELS精细结构逐单元电池地跟踪。此外，点缺陷的动态可以通过快速采集多个图像扫描来研究。今天，STEM已成为原子水平分析科学不可或缺的工具，为控制材料特性的复杂相互作用提供了全新的见解。
2019-08-20 cond-mat.mtrl-sci
The prismatic Sigma 3 (10-10) twin bounday in alpha-Al2O3 investigated by density functional theory and transmission electron microscopy
用从头算局域密度泛函理论研究了\aal 2 O 3中棱柱形$Σ3$ $(10\bar{1}0)$孪晶界面的微观结构，并用扫描透射电子显微镜（STEM）中的空间分辨电子能量损失谱测量了氧$K$电离边的能量损失近边结构（ELNES）.从理论上讲，两个不同的微观变体，这种低界面能的孪晶界面推导和分析。实验表明，目前高性能STEM仪器的空间和能量分辨率不足以区分两个拟议的接口变体的细微差异。据预测，目前开发的下一代分析电子显微镜的棱镜双界面将提供一个有前途的基准案例，以证明实现ELNES与空间分辨率的个别原子列。
2002-01-23 cond-mat.mtrl-sci
Tensile deformations of the magnetic chiral soliton lattice probed by Lorentz transmission electron microscopy
我们考虑的情况下，一个手征孤子晶格受到单轴弹性应变施加垂直于手征轴，并通过解析建模推导出在外部磁场的存在下支持的磁态的相图。应变引起的各向异性产生三个不同的非平凡的自旋纹理，这取决于应变的性质，我们展示了如何这些国家可能会被确定其签名在洛伦兹透射电子显微镜（TEM）。本文报道了用透射电子显微镜对典型的单轴螺旋形CrNb $_3$ S $_6$的应变样品进行菲涅耳对比度的实验测量，并与模型对比度进行了比较。我们的研究结果表明，额外的自由度，可用于定制的helimagnets的基础研究和应用领域的自旋电子学和应变操纵自旋电子学的新兴领域的磁性能。
2020-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Three-Dimensional Imaging of Individual Point Defects Using Selective Detection Angles in Annular Dark Field Scanning Transmission Electron Microscopy
我们提出了一种新的扫描透射电子显微镜（STEM）技术，可以实现三维（3D）表征的空位，较轻和较重的掺杂剂与高精度。使用多层STEM成像和β-Ga 2 O3和SrTiO 3的衍射模拟，我们表明，选择一个小范围的低散射角可以使含缺陷的原子柱的对比度基本上更依赖于深度。深度依赖性的起源是由于原子柱中存在点缺陷而导致的电子去沟道，这在低散射角下产生额外的波纹。我们表明，通过捕获的去沟道信号与窄选择的环形暗场角（例如20-40毫拉德），在图像中包含点缺陷的列的对比度可以显着增强。样品厚度，晶体取向，探头会聚角，和实验的不确定性的影响也将被讨论。因此，我们的新技术可以为功能材料中单个点缺陷的高精度3D结构表征创造新的机会。
2016-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Investigation of III-V Nanowires by Plan-View Transmission Electron Microscopy: InN Case Study
我们讨论的InN纳米线（NWs）的平面视图高分辨率透射电子显微镜（TEM）的观察。主要的困难来自于平面图试样制备的合适方法。我们探索不同的方法，并发现，最好的结果是使用一个精致的制备方法的基础上的常规程序的平面图TEM的薄膜，特别是修改为NW形态。这种制备的基本方面是纳米线的初始机械稳定性和在使样品凹陷直到穿孔之后使离子铣削过程最小化。通过对纳米线的平面图和横截面TEM的组合分析，可以确定应变弛豫的程度，并揭示了在InN纳米线周围形成无意的壳层（2-3 nm厚）。壳层由bcc-In 2 O3纳米晶体组成，相对于纤锌矿InN：In 2 O3具有优选取向[111]。||InN [0001]和In 2 O3<110>||<11-20>客栈
2014-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Watching Domains Grow: In-situ studies of polarization switching by combined Scanning Probe and Scanning Transmission Electron Microscopy
在扫描透射电子显微镜中，用导电针尖施加局部电场，直接观察了多铁性BiFeO 3薄膜中铁电畴的成核和生长。观察到铁弹畴的形核和生长及其与预先存在的71^{ \circ }畴壁的相互作用，并与相场模拟的结果进行了比较。特别是，一个优先的成核网站和方向依赖的钉扎畴壁观察到由于在没有底部电极的样品中的亚稳态切换的动力学缓慢。这些原位空间分辨观测的一阶偏压诱导的相变揭示了介观机制的基础功能的广泛的多铁性材料。
2011-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-Scale Characterization of Oxide Interfaces and Superlattices Using Scanning Transmission Electron Microscopy
National Laboratory of the Rockies（落基山国家实验室）；Metallurgical and Materials Engineering Department, Colorado School of Mines（科罗拉多矿业学院冶金与材料工程系）；Renewable and Sustainable Energy Institute, University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校可再生与可持续能源研究所）
本文综述了扫描透射电子显微镜在氧化物界面和超晶格研究中的应用，重点介绍了成像、衍射及能谱技术如何揭示结构-性能关系，并讨论了新兴的等离子体制备和人工智能辅助方法。
2026-07-08 cond-mat.mtrl-sci
Forescattered electron imaging of nanoparticles in a scanning electron microscopy
在这项研究中，我们已经使用了一个Zr-Nb合金含有定义明确的纳米析出物作为模型材料，在其中研究成像对比度反转（原子序数或衍射对比度）观察到的forescattered电子成像系统，ARGUSTM，在扫描电子显微镜（SEM）成像时，薄箔的传输几何形状。这项研究是基于蒙特卡罗模拟和分析的显微照片实验获得不同的成像条件下。基于这些结果，提出了提高原子序数或衍射对比度的成像条件。从ARGUSTM扫描电镜成像系统获得的数据也进行了比较，从标准的透射电子显微镜和扫描透射电子显微镜成像相同的材料的结果。这些结果证明了ARGUSTM系统研究纳米尺度材料微观结构的能力。
2019-04-11 cond-mat.mtrl-sci
On spinodal decomposition in alnico---a transmission electron microscopy and atom probe tomography study
铝镍钴是微调纳米结构的一个主要例子，其磁性与旋节线转变和随后的低温退火（拉制）循环期间的磁性退火（MA）密切相关。使用透射电子显微镜和原子探针断层扫描相结合，我们展示了这些关键的加工步骤如何影响局部组成和纳米结构的演变与磁性能的影响。在拉伸循环期间，固有结晶度（$H_\text{ci}$）增加近2倍，这不能通过旋节相的化学细化来充分解释。相反，在MA和拉制期间发生的增加的Fe-Co相（$α_1$）分离、富Cu球/棒/叶片的形成和额外的$α_1$棒沉淀可能在$H_\text{ci}$增强中起关键作用。Al-Ni相（$α_2$）的化学有序化和富Ni（$α_3$）的形成也可能起作用。揭示这些纳米尺度特征的微妙影响对于理解如何改善铝镍钴磁体的形状各向异性至关重要。
2018-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Fast determination of thickness through scanning moiré fringe in scanning transmission electron microscopy
样品厚度是透射电子显微镜（TEM）成像中的一个重要参数，用于解释图像对比度和理解性能与微观结构之间的关系。在这项研究中，我们介绍了一种基于扫描莫尔条纹（SMF）的扫描透射电子显微镜（STEM）模式下确定厚度的方法。使用聚焦系列SMF成像可以在中等放大率下原位确定样品厚度，在很大程度上避免了光束损伤和污染。该方法为TEM成像中厚度的确定提供了一种快速方便的方法，特别适用于金属有机框架等束敏感材料。
2021-11-12 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
A Fast Image Simulation Algorithm for Scanning Transmission Electron Microscopy
使用现有的模拟算法，以原子分辨率对具有现实尺寸的样品进行扫描透射电子显微镜的图像模拟可能需要非常大的计算时间。我们提出了一种新的算法命名为PRISM，结合了两个最常用的算法，布洛赫波和多切片方法的功能。PRISM使用傅立叶插值因子$f$，其对于原子分辨率模拟具有典型值4-20。我们表明，在许多情况下，PRISM可以提供一个加速，规模与$f^4$相比，多切片模拟，精度损失可以忽略不计。我们通过对无定形碳基底上的结晶纳米颗粒进行大规模扫描透射电子显微镜图像模拟来证明这种方法的有用性。
2017-04-21 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
The application of Graphene as a sample support in Transmission Electron Microscopy
透射电子显微镜在过去的几年里经历了迅猛的发展和爆发点分辨率。现代电子显微镜成像性能的提高将图像对比度和分辨率的瓶颈转移到样品制备上。因此，人们越来越意识到，只有优化当前的样品制备技术，才能实现电子显微镜的全部潜力。也许最公认的问题是背景信号和样品支持，样品充电和不稳定性贡献的噪音。石墨烯提供单原子厚度、极端物理稳定性、周期性结构和弹道导电性的支撑。随着越来越多的应用程序适应石墨烯，以他们的利益出现，我们讨论了使用石墨烯作为电子显微镜的样品支持所提供的独特能力。
2012-04-30 cond-mat.mtrl-sci physics.bio-ph
Proximity Scanning Transmission Electron Microscopy/Spectroscopy
在这里，提出了一种新的显微镜方法，使用能量低于20 eV的电子束成像和表征非常薄的样品，如少层材料，有机分子和纳米或亚纳米分辨率的纳米结构。显微镜技术通过邻近（或近场）效应实现高分辨率，如扫描隧道显微镜（STM），同时它还允许检测透射电子用于成像和光谱学，如扫描透射电子显微镜（STEM）。这种近距离透射电子显微镜（PSTEM）不需要任何透镜来聚焦电子束。它还允许详细表征低能电子与材料的相互作用。PSTEM可以以非常类似于扫描隧道显微镜的方式操作，其提供样品表面的几何和电子结构的高分辨率成像。此外，它允许基于检测到的透射电子信号对样品的内部结构进行成像和表征。PSTEM包括一系列光谱学，解决材料中低能电子的传输和散射问题。因此，可以从测量中提取丰富的信息。PSTEM为研究薄材料提供了一种全新而强大的方法。这种方法有可能揭示新的薄材料分析方法和新的物理现象。
2016-01-05 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Fully automated primary particle size analysis of agglomerates on transmission electron microscopy images via artificial neural networks
University of Duisburg-Essen（杜伊斯堡-埃森大学）
有一个高的需求，全自动化的方法，用于分析的初级粒度分布的团聚体的透射电子显微镜图像。因此，一种新的方法，基于利用人工神经网络，提出，实现和验证。人工神经网络的训练需要大量（高达数十万）由具有已知尺寸的初级颗粒组成的团聚体的透射电子显微镜图像。由于手动评估这样大量的透射电子显微镜图像是不可行的，合成逼真的透射电子显微镜图像作为训练数据。所提出的方法可以与最先进的自动成像颗粒尺寸的方法，如霍夫变换，最终侵蚀和分水岭变换，在某些情况下，甚至能够优于这些方法。然而，它仍然优于手动分析。
2018-06-08 cond-mat.mtrl-sci cs.CV physics.ins-det
Role of a Quarter-Wave Plate in Confocal Microscopy: Signature of Spin-Orbit Interactions
Technische Universität Darmstadt（达姆施塔特工业大学）；eyeo BV（eyeo有限公司）；attocube systems GmbH（attocube系统有限公司）
研究揭示四分之一波片在共聚焦系统中通过自旋-轨道相互作用显著重塑高斯光束横向结构，实现极化消光比提升和高斯光强分布转为 Hermite-Gaussian 类双峰模式，提出改进的 Jones 矩阵形式解释实验结果。
2026-03-27 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Visualizing quantum phenomena at complex oxide interfaces: an atomic view from scanning transmission electron microscopy
复杂氧化物界面是凝聚态物理和材料科学的研究热点之一。在过去的十年中，像差校正扫描透射电子显微镜和光谱学已被证明是非常宝贵的可视化和理解新兴的量子现象在接口。本文综述了近年来电子显微镜在界面探测方面的研究进展。具体来说，我们讨论了几个重要的挑战，电子显微镜，以提高我们对界面现象的理解，从变温，磁性，电子能量损失谱分析，电子对称性和缺陷探测的角度。
2021-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Fast Simulation of Damage Diffusion Distribution in Scanning Transmission Electron Microscopy
针对扫描透射电子显微镜中电子束损伤扩散过程数值模拟计算量大的问题，本文提出一个结合高效数值计算、先进可视化和多线程技术的高性能C++框架，在保持准确性的同时实现了高效运行。
2025-06-30 cond-mat.mtrl-sci eess.SP
Graphene as a transparent conductive support for studying biological molecules by transmission electron microscopy
我们展示了石墨烯作为在透射电子显微镜（TEM）中对单个生物分子成像的支撑物的应用。一个简单的程序来生产独立的石墨烯膜已被设计。这种膜非常坚固，几乎可以支撑任何亚微米物体。烟草花叶病毒已经沉积在石墨烯样品上并在TEM中观察。即使没有应用染色，也实现了高对比度。
2010-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Rendering graphene supports hydrophilic with non-covalent aromatic functionalization for transmission electron microscopy
无定形碳膜已被常规用于增强冷冻水合透射电子显微镜（TEM）样品的制备，无论是在保留蛋白质浓度，提供机械稳定性或消散样品电荷。然而，来自无定形碳载体的强背景信号阻碍了样品的背景信号，并且无定形碳膜的绝缘性质排除了分散电荷的任何效率。石墨烯解决了无定形碳的局限性。石墨烯是一种晶体材料，几乎没有相位或振幅对比度，具有无与伦比的高载流子迁移率。然而，石墨烯的疏水特性阻碍了其在Cryo-TEM中的常规应用。这封信报告了一种使石墨烯TEM支持物亲水的方法-一种基于非共价芳族官能化保持石墨烯结构和电学性质的方便方法。
2014-03-27 cond-mat.mtrl-sci physics.bio-ph
Quantitative strain-field measurement of 1:1 B-site cation ordered domains and antiphase boundaries in Pb(Sc1/2Ta1/2)O3 ceramics by high-resolution transmission electron microscopy
用高分辨透射电子显微镜和几何相分析对高度有序的Pb（Sc_（1/2）Ta_（1/2））O_3陶瓷中的1：1 B位阳离子有序畴、反相界和位错进行了定量应变测量。通过反相边界确定了两个相邻有序畴之间PI的相移。位错引起的最大面内应变和晶格旋转分别为9.5%和5.4度。在无缺陷的反相界中，最大面内应变和晶格旋转分别为1.8%和0.9度。应变主要集中在反相界面内。
2009-02-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Quantitative structure determination from experimental four-dimensional scanning transmission electron microscopy via the scattering matrix
本文进一步发展了散射矩阵方法，以解决厚样品四维扫描透射电子显微镜数据中多重散射不可忽略的结构确定问题，通过模拟改进了对部分空间相干性、探针离焦和暗场信息的处理，成功重建了SrTiO$_3$晶体静电势并与预期结构定量吻合。
2025-06-26 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Study of SARS-CoV-2 Spike Protein by Surface Enhanced Raman Spectroscopy and Transmission Electron Microscopy
本研究结合TEM和SERS技术分析了SARS-CoV-2刺突蛋白的结构，检测到特征拉曼光谱并观察到周期性二维晶格，为开发基于SERS的诊断探测器提供了转化价值。
2025-01-28 cond-mat.mtrl-sci physics.bio-ph
Phase imaging in scanning transmission electron microscopy using bright-field balanced divergency method
本文提出一种基于明场平衡发散法的扫描透射电子显微镜相位成像机制，利用不同散射角度透射盘的互补强度变化，实现从原子分辨率到纳米尺度的高效、稳健相位成像，并成功用于FeGe磁相表征。
2023-07-03 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det physics.optics
High resolution functional imaging through Lorentz transmission electron microscopy and differentiable programming
Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）
洛仑兹透射电子显微镜是一种独特的表征技术，能够以高空间分辨率同时成像材料的微观结构和功能特性。诸如磁化和电势的定量信息由电子波的相位携带，并且在成像期间丢失。为了理解局域相互作用和发展结构-性质关系，有必要恢复电子波的完整波函数，这需要求解电子的相移（相位恢复）。在这里，我们已经开发了一种基于微分编程的方法来解决相位恢复的逆问题，使用一系列的散焦显微镜图像。我们表明，我们的方法是强大的，可以超越广泛使用的\textit{transport of intensity equation}的空间分辨率和准确性方面的检索相位在相同的电子剂量条件下。此外，我们的方法与先进的机器学习算法具有相同的基本结构，并且很容易适应电子显微镜中各种其他形式的相位恢复。
2020-12-07 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Interpretable and efficient contrast in scanning transmission electron microscopy with a diffraction grating beamsplitter
生物分子、二维材料和电磁场的有效成像取决于透射电子相位的恢复。我们展示了一种方法来测量相位扫描透射电子显微镜使用纳米制造的衍射光栅，以产生多个探测光束。测量的相位比没有离轴参考波的相衬扫描透射电子显微镜技术更可解释，并且分辨率可以超过离轴电子全息术。我们将此技术应用于纳米粒子、碳基底和电场的成像。实验中观察到的对比度与模拟中预测的对比度一致。
2018-07-28 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det physics.optics
Probing electron beam induced transformations on a single defect level via automated scanning transmission electron microscopy
基于深度卷积神经网络的集成学习和迭代训练（ELIT）的扫描透射电子显微镜（STEM）数据流实时分析的鲁棒方法在操作显微镜上实现，通过STEM中的自动化实验探索电子束照射下特定原子配置的动态。结合光束控制，这种方法允许在全自动模式下研究选定原子团和化学键的光束效应。在这里，我们展示了过渡金属二硫属化物中单空位线的原子精确工程以及拓扑缺陷石墨烯的创建和识别。基于ELIT的方法为STEM数据的直接实时分析开辟了道路，并为探测电子束化学，原子操作和原子组装提供了实时反馈方案。
2022-07-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Local hard and soft pinning of 180$^\circ$ domain walls in BaTiO$_3$ probed by in situ transmission electron microscopy
我们报道了在透射电子显微镜（TEM）中使用原位电偏置的BaTiO $_3$中的180度纳米畴壁的电场响应。样品偏置在设计用于可靠测试的微型器件上，其关键属性通过有限元计算确认。在室温下，弱电荷锯齿形畴壁的存在是由于器件的几何约束。在所施加的电场下的畴壁的运动允许提取局部P-E环，其中观察到分别为硬铁电体和软铁电体的特征的深和随机能量势分布中的不同畴壁钉扎。硬畴壁钉扎导致“硬”铁电体典型的不对称回路，而软畴壁钉扎遵循类瑞利行为。所有的效果都是局部测量的，直接从成像的域结构。
2020-11-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Frequency domain laser ultrasound microscopy for nanometric layer thickness imaging with GHz elastic plate resonances
本文提出利用GHz弹性板共振的频域激光超声显微技术实现纳米级层厚成像，通过数值校准获得定量高度信息，验证了亚纳米深度分辨率和微米级横向分辨率。
2025-12-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.class-ph
Noise2Void for Denoising Atomic Resolution Scanning Transmission Electron Microscopy Images
Department of Materials, University of Manchester（曼彻斯特大学材料系）；National Graphene Institute, University of Manchester（曼彻斯特大学国家石墨烯研究所）；Department of Physics and Astronomy, University of Manchester（曼彻斯特大学物理与天文学系）
Noise2Void技术有效去噪原子分辨率STEM图像，提升金原子和石墨烯晶格的可见性，优于总变分和高斯模糊方法，且无需人工干预和先验知识。
2026-01-12 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
