Uncovering the Three-Dimensional Structure of Upconverting Core-Shell Nanoparticles with Multislice Electron Ptychography
本研究利用多层电子叠层成像技术，在低电子剂量下重建上转换核壳纳米颗粒的三维结构，并绘制应变分布，揭示壳扭转及裂纹、位错位置，展示了单次扫描获取三维信息的优势。
2024-02-15 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Direct Imaging of Charge Redistribution due to Bonding at Atomic Resolution via Electron Ptychography
本研究利用电子叠层衍射成像技术，在原子分辨率下直接成像单层氮化硼中成键引起的电荷重新分布，并通过残余像差校正和原子序数对比成像实现亚晶格识别，密度泛函理论计算验证了检测结果。
2023-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Real-space overlap is not enough: ambiguity in nanobeam iterative ptychography
Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Diamond Light Source（钻石光源）；Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）；Stanford University（斯坦福大学）
研究发现纳米束迭代叠层衍射成像在小会聚角下会因布拉格盘无干涉出现重建歧义，实空间重叠无法消除，需从多起点重复重建诊断。
2026-09-01 cond-mat.mtrl-sci
Soft X-ray Reflection Ptychography
Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Paul Scherrer Institute PSI（保罗谢尔研究所）
本研究提出了一种软X射线反射版画成像技术，实现了45纳米的空间分辨率，用于非破坏性材料研究。
2026-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Magnetic Phase Imaging using Lorentz Near-field Electron Ptychography
本研究提出一种新型振幅扩散器设计与实现方案，将其应用于近场电子叠层成像术，可在减少非弹性散射的同时引入照明结构，并在同一显微镜设置下调节照明尺寸，验证了其在常规TEM与洛伦兹模式下的成像效果。
2023-07-26 cond-mat.mtrl-sci
Multislice Hollow Ptychography for Simultaneous Atomic-Layer-Resolved 3D Structural Imaging and Spectroscopy
本文提出多层空心叠层衍射成像（MHP）方法，通过考虑多重散射克服单层空心叠层衍射在厚样品中的局限，实现与EELS同步采集的高分辨率三维原子层结构成像与化学图谱分析。
2025-07-20 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det physics.optics
Ptychographic Algorithms for Phase Recovery in 4D Scanning Transmission Electron Microscopy
Abdus-Salam International Centre for Theoretical Physics (ICTP)（阿卜杜斯·萨拉姆国际理论物理中心）；RWTH University Aachen（亚琛工业大学）；Elettra Synchrotron（埃莱特拉同步辐射实验室）
本文综述了4D STEM中叠层衍射成像的相位恢复算法，包括ePIE、WDD和SSB，并通过MoS2单层模拟数据实现SSB重建。
2026-06-05 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Three-dimensional structural and compositional inhomogeneity in zeolites unraveled by low-dose electron ptychography
本研究利用基于4D-STEM数据的多层切片叠层衍射成像，实现了对沸石三维结构和组成非均质性的高分辨率解析，解决了传统TEM的局限性，并提供了对MFI/MEL共生现象的完整理解。
2023-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Simulations of magnetic Bragg scattering in transmission electron microscopy
本研究模拟了透射电子显微镜中 NiO 和 LaMnAsO 的磁性 Bragg 散射，重现了实验数据并分析了厚度、电压及晶格振动的影响，发现 NiO 的磁散射信号强于室温热漫散射，而 LaMnAsO 需降温检测。
2023-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Helium-Cooled Cryogenic STEM Imaging and Ptychography for Atomic-Scale Study of Low-Temperature Phases
Imperial College London（帝国理工学院）；University of Michigan（密歇根大学）；h-Bar Instruments（h-Bar仪器公司）；University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）
本研究通过氦冷低温技术实现原子级STEM和ptychography，揭示低温相的结构基态，为量子技术提供直接可视化手段。
2026-03-11 cond-mat.mtrl-sci
Programmable Beam Control for Electron Energy-Loss Spectroscopy and Ptychography
本文系统研究了非光栅扫描轨迹对EELS和叠层衍射成像的影响，发现叠层衍射对轨迹伪影具有固有抗性，为低剂量4D-STEM可编程扫描提供了实用指南。
2025-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Uncovering the atomic structure of substitutional platinum dopants in MoS$_2$ with single-sideband ptychography
本研究利用单边带叠层成像技术，在低电子剂量下可靠识别MoS2中取代型Pt掺杂剂及硫空位缺陷的原子结构，克服了HAADF-STEM的局限，为二维材料原子尺度工程提供了新途径。
2025-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Imaging the Electric Field with X-Ray Diffraction Microscopy
本文展示利用基于衍射的X射线显微技术对绝缘晶体材料（如BaTiO3）中的电场成像，通过分析识别出指导实验设计的趋势，并适用于多种布拉格衍射技术，从而更全面地揭示结构-性能关系。
2023-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Electron Fourier ptychography for phase reconstruction
本文提出电子傅里叶叠层成像方法，结合改进迭代相位恢复算法与替代光学几何采集数据，在低电子注量下实现Cry11Aa蛋白晶体的高分辨相位重建，且无需硬件改造。
2025-09-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Real-Time Atomic-Resolution Electron Phase Imaging without Probe Calibration via Ptychography-Supervised Learning
Fudan University（复旦大学）；National Tsing Hua University（国立清华大学）；National Center for Instrumentation Research, National Institutes of Applied Research（国家应用研究院国家仪器研究中心）；Institute for Infocomm Research, A*STAR（新加坡科技研究局资讯通信研究院）；The University of Sydney（悉尼大学）
本文提出叠层衍射监督的局部推理框架，将4D-STEM转换为实时原子尺度相位成像，无需探针校准，速度提升约千倍，并跨材料、离焦和仪器泛化。
2026-09-23 cond-mat.mtrl-sci cs.CV
3D Atomic-Scale Metrology of Strain Relaxation and Roughness in Gate-All-Around (GAA) Transistors via Electron Ptychography
Cornell University（康奈尔大学）；Advanced Semiconductor Materials (ASM) America（先进半导体材料（ASM）美国公司）；Taiwan Semiconductor Manufacturing Company（台湾积体电路制造股份有限公司）
利用电子ptychography技术，实现对三维环绕栅晶体管中应变松弛和界面粗糙度的原子尺度三维测量，为晶体管性能建模和制造优化提供关键数据。
2025-07-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Atomic-Scale Heterogeneity of Hydrogen in Metal Hydrides Revealed by Electron Ptychography
该研究提出多层电子叠层成像（MEP），实现对金属氢化物中氢原子占位、三维分布及皮米级晶格位移的高灵敏定量探测。
2025-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Oblique diffraction geometry for the observation of several non-coplanar Bragg reflections under identical illumination
本文提出一种基于暗场X射线显微镜的斜衍射几何方法，利用至少3个非共面布拉格反射在恒定照明体积下测量应变张量和局域晶格旋转，并给出解析表达式。
2025-04-11 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Correlative analysis of structure and chemistry of LixFePO4 platelets using 4D-STEM and X-ray ptychography
磷酸铁锂（LixFePO 4）是一种用于可充电锂离子电池的阴极材料，在平衡下脱锂/锂化时发生相分离。这些阴极材料中的界面结构和化学性质影响锂离子传输，从而影响电池性能。使用四维扫描透射电子显微镜（4D-STEM）、扫描透射X射线显微镜（STXM）和X射线重叠关联成像法对LixFePO 4进行相关成像，以分析相同颗粒集的局部结构和化学性质。来自10个颗粒的超过50，000个衍射图案提供了在纳米级空间分辨率（16.6-49.5 nm）下在宽（几微米）视场内具有统计稳健性的结构和化学测量。在不同的脱锂阶段测量LixFePO 4颗粒以检查结构和化学的演变作为脱锂的函数。在锂化和脱锂的颗粒，局部变化，观察到锂化的程度，即使在当地的晶格结构保持相对恒定，和计算的线性系数的化学膨胀表明钉扎的晶格结构在这些人口。然而，部分脱锂的颗粒显示出广泛的核-壳结构，局部和单个颗粒的行为都高度可变，在相之间的界面处显示出独特的中间区域，并且在结构和化学上对应于FePO 4的锂化核内的口袋。Vegards法的范围和适用性的微妙之处（线性晶格参数-组成行为）在局部与全局测量下，并展示了一个强大的实验和分析模式的新组合，以弥合地方和统计之间的关键差距，特征化
2021-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Imaging ferroelectric domains with soft X-ray ptychography at the oxygen K-edge
本文提出在 O K 边利用线偏振软 X 射线叠层二色成像，实现自支撑 BiFeO$_3$ 薄膜铁电畴可视化，并与 Fe L$_3$ 边反铁磁成像互补。
2025-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sub-nanometer depth resolution and single dopant visualization achieved by tilt-coupled multislice electron ptychography
提出倾斜耦合多层电子叠层成像算法，用少量小角度投影实现亚纳米深度分辨率与单个掺杂原子三维可视化。
2024-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron ptychography reveals a ferroelectricity dominated by anion displacements
本研究利用多层切片电子叠层成像技术，发现无铅铁性材料铌酸钠的铁电性由阴离子相对于铌亚晶格的位移主导，突破传统电子显微镜局限，实现皮米精度结构表征并确定了界面工程的薄膜厚度范围。
2025-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomic-Scale Roughness of Freestanding Oxide Membranes Revealed by Electron Ptychography
针对自支撑氧化物薄膜表面粗糙度限制性能的问题，开发了基于多片电子叠层成像的三维重建计量方法，实现原子级精度的界面形貌测绘与原子计数，为下一代氧化物电子器件的界面工程提供关键见解。
2025-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Imaging thick objects with deep-sub-angstrom resolution and deep-sub-picometer precision
本研究结合能量过滤与扩展局域轨道叠层衍射成像，实现了85纳米厚硅样品的深亚埃分辨率重构，信息极限18皮米、原子精度0.39皮米，显著突破传统厚度限制。
2025-02-25 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
Considerations for extracting moiré-level strain from dark field intensities in transmission electron microscopy
本文分析了基于4D-STEM的布拉格干涉测量法在提取莫尔尺度应变时的采集参数限制与计算后处理瓶颈，并提出改进方法以提升空间分辨率和扩展对扭曲结构的探测能力。
2024-07-30 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
In silico Ptychography of Lithium-ion Cathode Materials from Subsampled 4-D STEM Data
针对4-D STEM中电子束损伤与信噪比的矛盾，本文提出利用数据冗余的欠采样重建方法，并在模拟LiMnO2数据集上以12.5%采样率实现高质量相位图像重建。
2023-07-12 cond-mat.mtrl-sci eess.SP physics.comp-ph
Real-time imaging of atomic potentials in 2D materials with 30 keV electrons
扫描透射电子显微镜（STEM）是二维（2D）材料原子尺度表征的最广泛采用的工具。许多2D材料仍然易受电子束损伤的影响，尽管标准化实践将束能量从200 keV降低到80或60 keV。尽管所有存在的元素都可以通过使用集成微分相位衬度（iDPC）STEM或电子重叠关联成像的原子静电势成像来检测，但以原子分辨率和增强的灵敏度捕获动态仍然是一个挑战。在这里，通过使用iDPC-STEM，我们通过原子静电势成像捕获二维WS $_2$中的缺陷动力学，其束能量仅为30 keV。具有高帧率的原子静电势的直接成像揭示了WS $_2$中的缺陷和边缘附近的单个原子的存在和运动，否则这些缺陷和边缘用常规的环形暗场STEM是不可见的，或者不能通过电子重叠关联成像足够快地捕获。
2021-02-24 cond-mat.mtrl-sci
Dynamical diffraction formalism for imaging time-dependent diffuse scattering from coherent phonons with Dark-Field X-ray Microscopy
Stanford University（斯坦福大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）；SIMES, Stanford University（斯坦福大学同步辐射实验站）；PULSE Institute, Stanford University（斯坦福大学脉冲科学研究所）；Max-Born-Institut für Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie（马克斯·玻恩非线性光学和超快光谱学研究所）
本文提出利用暗场X射线显微镜通过时间依赖的强度振荡侧带研究相干声子动力学，克服了传统方法的频率分辨率限制，实现了空间和倒易空间的联合分析。
2026-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bragg Interferometry of Moiré Superlattices: From Geometric Phase Principles to Atomic Reconstruction
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Kavli Energy Nanosciences Institute（卡弗里纳米科学能源研究所）
研究莫尔超晶格原子重构表征技术，综述提取几何相位的方法，比较多种技术，重点讨论布拉格干涉测量，通过案例展示其效用，强调该方法优势及挑战，突出材料高分辨率结构映射的相关要点。
2026-07-14 cond-mat.mtrl-sci
High-energy coherent X-ray diffraction microscopy of polycrystal grains: first steps towards a multi-scale approach
我们提出的概念验证成像测量的多晶材料，集成了传统的高能量X射线衍射显微镜的元素与相干衍射成像技术，并可以使原位应变敏感的晶格结构的成像在合奏的深埋晶体超过五十年的长度尺度后，完全实现。这种多尺度成像能力对于解决诸如材料科学和工程、化学和固态物理等各种研究领域中的重要问题至关重要。为实现这一最终目标，现说明以下关键方面：1）在当前的第三代同步加速器光源下在52 keV下对亚微米级微晶进行高能布拉格相干衍射成像（HE-BCDI），2）以平滑集成的方式结合远场高能衍射显微镜（ff-HEDM）对多晶样品的晶粒进行HE-BCDI，以及3）经由ff-HEDM获得的晶粒系综的取向信息，ff-HEDM用于对单个目标晶粒的多个布拉格反射执行互补HE-BCDI。这些步骤为将HE-BCDI（其通常提供数十纳米的空间分辨率）集成到广泛的一套成熟的HEDM方法中奠定了基础，将HEDM扩展到几微米分辨率范围之外并进入纳米级，并将该方法定位为充分利用X的数量级改进，目前在世界范围内建造和调试的第四代光源所期望的射线相干性。
2019-04-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
$\textit{ab initio}$ description of bonding for transmission electron microscopy
透射电子显微镜（TEM）图像或衍射图案的模拟通常需要解释它们的对比度和提取样品特征。这对于材料的高分辨率相衬成像尤其如此，但是基于原子模型的电子散射模拟被广泛用于材料科学和结构生物学。由于电子散射主要由核芯决定，散射势通常由广泛应用的独立原子模型描述。这种近似是快速和相当准确的，特别是对于扫描TEM（STEM）环形暗场对比度，但它完全忽略了价键及其对透射电子的影响。然而，电子显微镜的一个新兴趋势是使用新的仪器和方法从每个电子中提取最大量的信息。这在材料科学中结合叠联图的4D-STEM和结构生物学中的低温微晶电子衍射等技术的日益普及中显而易见，其中散射势的细微差异可能是可测量的，并且包含额外的见解。因此，有越来越多的兴趣在电子散射模拟的基础上获得的静电势从第一原理，主要是通过密度泛函理论，这是以前主要需要全息。在这篇评论中，我们讨论了这些发展的动机和基础，调查了迄今为止已经发表的开创性工作，并对未来进行了展望。我们认为，一个物理上更合理的$\textit{ab initio}$描述的散射潜力是有用的和可行的越来越多的系统，我们希望这样的模拟稳步增长的普及和重要性。
2021-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Quantitative Phase Retrieval and Characterization of Magnetic Nanostructures via Lorentz (Scanning) Transmission Electron Microscopy
本文系统评估并比较了TIE、RMAD和ePIE三种相位重建方法在LTEM和Ltz-4D-STEM中对坡莫合金纳米岛及NiFe纳米线的定量相位重建性能，并利用总相移梯度表征了磁性纳米结构间的邻近效应。
2024-12-30 cond-mat.mtrl-sci
Inhomogeneous probes for BCDI: Toward the imaging of dynamic and distorted crystals
针对BCDI在动态及畸变晶体成像中的局限，提出基于强非均匀散斑照明的spBCDI方法，可降低摇摆曲线采样率、缩短扫描时间，实现第四代同步辐射下的快速高分辨成像。
2024-03-11 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
High-Resolution X-ray Spectro-Microscopy of Au Microcrystallites
Centre for X-ray and Nano Science CXNS, Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器中心）；Chemistry and Physics Of Materials Unit (CPMU), Jawaharlal Nehru Centre For Advanced Scientific Research (JNCASR)（贾瓦哈拉尔·尼赫鲁高级科学研究中心）；Center for Hybrid Nanostructures, Institute for Nanostructure and Solid-State Physics, Universität Hamburg（汉堡大学）；Helmholtz Imaging, Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器中心）
本研究针对金微晶体，采用X射线光谱ptychography实现45 nm空间分辨率的高分辨率化学成像，验证了该方法在宽范围功能材料高分辨率化学成像中的适用性。
2026-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Patterned Probes for High Precision 4D-STEM Bragg Measurements
通过四维扫描透射电子显微镜（4D-STEM）进行的纳米级应变映射依赖于确定布拉格散射电子在衍射图案序列中的精确位置，这是一项因动态散射、非弹性散射和散粒噪声而复杂化的任务。这些特征阻碍了衍射盘的精确自动计算检测和位置测量，限制了局部变形测量的精度。在这里，我们调查使用图案化探针，以提高应变映射的精度。我们压印的“靶心”图案的探头上，通过使用二进制掩模的探头形成的光圈，以提高鲁棒性的峰值查找算法内的衍射盘的强度调制。我们表明，这种压印导致大幅提高应变映射精度的空间分辨率略有下降的代价。在一个无应变的硅参考样品的实验中，我们观察到的应变测量精度的改善，从2.7%的倒易晶格矢量与标准探针到0.3%，使用靶心探针薄样品，和厚样品的改善从4.7%到0.8%。我们还使用多层模拟来探索样品厚度和电子剂量如何限制4D-STEM应变测量的准确度和精度。
2019-11-08 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Stability Limits and Surface Chemistry of Ag Nanoparticles in Non-Adsorbing Electrolytes Probed by Bragg Coherent Diffractive Imaging
表面化学在腐蚀和纳米结构合成等不同领域都很重要。不幸的是，许多合成的纳米材料，包括用于燃料电池的部分脱合金纳米颗粒催化剂，具有高活性表面，在其反应环境中不稳定，阻碍了广泛应用。因此，通过关注纳米尺度下的结构-稳定性和缺陷-稳定性关系来理解不稳定性是至关重要的，并且可能在应对重大挑战方面发挥重要作用。为此，最近的进展，在成像纳米结构的稳定性已经通过电子，X射线，和其他技术，如原子力显微镜，但往往限于特定的样品环境和/或二维图像。在这里，我们报告的缺陷稳定性关系的银纳米粒子的电压诱导的电化学溶解成像在三维（3D）的详细原位布拉格相干衍射成像（BCDI）的调查。我们首先通过固定探针旋转圆盘电极（SPRDE）结合电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）确定平均溶解动力学，这允许实时原位测量Ag+离子形成和相应的电化学电流。然后，我们在单个纳米晶体中用BCDI观察3D溶解和再沉积过程，提供关于表面应变，缺陷及其与溶解化学的耦合作用的独特见解。开发的方法和获得的知识远远超出了“简单”的银电化学，并适用于所有的电催化反应的活性和稳定性之间的功能联系控制的结构和缺陷动力学。
2016-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Deep Learning Segmentation of Complex Features in Atomic-Resolution Phase Contrast Transmission Electron Microscopy Images
Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
相衬透射电子显微镜（TEM）是对材料局部原子结构成像的有力工具。由于其高剂量效率，TEM已被大量用于诸如单层石墨烯的2D材料的缺陷结构的研究。然而，相衬成像可以产生复杂的非线性对比度，即使是弱散射样品。因此，很难使用传统的图像处理工具开发用于相衬TEM研究的全自动分析例程。对于石墨烯的大样品区域的自动分析，关键问题之一是感兴趣的结构和不需要的结构（例如表面污染物层）之间的分割。在这项研究中，我们将传统布拉格滤波方法的性能与基于U-Net架构的深度学习例程进行了比较。我们表明，深度学习方法更通用，在实践中应用更简单，并且比传统算法产生更准确和鲁棒的结果。我们为本文中的所有结果提供了易于适应的源代码，并讨论了深度学习在全自动TEM图像分析中的潜在应用。
2020-12-09 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
High-resolution 3D phase-contrast imaging beyond the depth of field limit via ptychographic multi-slice electron tomography
本研究针对大体积原子分辨率3D成像受电子光学景深限制的问题，提出多切片叠层电子断层扫描方法，通过Co3O4纳米立方体实验验证，在(18.2nm)^3体积中实现1.75 Å分辨率的三维相位衬度成像。
2023-11-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.data-an
Reply to "Limitations of detecting structural changes and time-reversal symmetry breaking in scanning tunneling microscopy experiments"
本回复针对质疑RbV₃Sb₅中光与磁场诱导CDW调控为实验伪影的评论，从独立复现、高保真开关特性、磁场相关性三方面反驳，重申该效应的可复现性与本征性。
2025-10-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Advanced structural characterization of single-walled carbon nanotubes with 4D-STEM
针对单壁碳纳米管结构表征技术匮乏的问题，本研究利用4D-STEM结合快速像素探测器，实现低剂量高分辨率的手性、应变及缺陷分析，还探索了多层电子叠层成像的3D表征潜力。
2025-10-29 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Deep sub-Ångstrom imaging of 2D materials with a high dynamic range detector
像差校正光学系统使原子分辨率的电子显微镜成为纳米表征的广泛且通常必不可少的工具。图像分辨率主要取决于光束能量和透镜的数值孔径（α），在300 keV时最高可达~0.47 μ m。二维材料在较低的光束能量下成像，以避免撞击损伤，将空间分辨率限制在~1 μ m。在这里，通过结合一个新的电子显微镜像素阵列检测器的动态范围，以记录完整的分布的透射电子和全场重叠关联，以恢复相位信息，从整个相位空间，我们增加了空间分辨率远远超出了传统的镜头限制。在80 keV的束流能量下，我们的重叠关联重建显着提高了MoS 2中单原子缺陷的图像对比度，在相同的剂量和成像条件下，传统成像模式仅达到0.98 μ m，达到接近5α的信息极限，对应于0.39 μ m的阿贝分辨率。
2018-01-15 cond-mat.mtrl-sci
Three-dimensional imaging of dislocation propagation during crystal growth and dissolution
位错等原子级缺陷在决定晶体材料的宏观性能方面起着关键作用。它们的影响是重要和广泛的，从增加化学反应性到增强机械性能，再到大大提高晶体生长速率。因此，位错已被广泛研究使用传统的技术，如X射线衍射（XRD）和光学成像。最近，显微镜的进步使它们能够直接可视化。原子力显微镜（AFM）使单位错的2D研究成为可能，而透射电子显微镜（TEM）最初仅限于薄样品的2D投影，现在可以以接近原子的分辨率在3D中可视化应变场。然而，这些技术不能提供在诸如晶体生长和溶解的动态过程期间位错的形成或运动的原位3D成像。在这里，我们描述了如何布拉格相干衍射成像（BCDI）可以用来在三维可视化的整个网络的位错存在于一个单独的晶体。使用方解石（CaCO3）单晶，我们还使用BCDI监测在重复的生长和溶解周期的位错网络的传播，并显示这是如何密切相关的生长和溶解机制。这些调查表明，BCDI的潜在的研究机制的晶体材料对外界刺激的反应。
2015-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Crystalline quality in aluminium single crystals, characterized by X-Ray diffraction and Rocking-Curve analysis
利用X射线布喇格衍射技术对铝单晶进行了测试，该技术在显微镜和电子制造工业中有一定的应用。然而，它们对X射线束衍射的效率取决于精确的晶体取向、微观结构和缺陷。此外，通过切割、研磨、抛光和化学蚀刻由所生长的晶体形成的最终样品引入了各种表面缺陷，这些缺陷深入到晶体中，影响其天然结构。超纯铝单晶硬度在2~ 2.5mho范围内，具有较好的韧性，是导致缺陷穿透的主要原因。这导致晶格变形，从而导致与最终器件的晶体学取向的偏差，影响衍射强度和布拉格角的明显偏移。在这项工作中，我们调查的影响，处理铝单晶的机械和化学手段，使用XRD和摇摆曲线展宽作为定量指标有关的深度损伤。这是一个初步的步骤，在支持未来的工作，在铝单晶的导电研究。补充铝的电导率测量，前电池铝导体中的缺陷的质量评估可以帮助设计新型低电阻铝导体，以取代目前广泛使用的和相对罕见的银。
2022-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Spatially resolved elastic strain and lattice rotation at threading dislocations in HgCdTe/CdZnTe epilayers by dark-field X-ray microscopy
European Synchrotron Radiation Facility（欧洲同步辐射装置）；Université Grenoble Alpes, CEA, LETI（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，CEA，LETI）；Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）
该研究利用反射几何暗场X射线显微镜，在7 μm厚的MCT/CZT外延层中空间分辨了穿透位错的弹性应变与晶格旋转，为解析其对中波红外焦平面阵列性能的影响提供了方法支撑。
2026-08-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
In Situ Nanometer-Resolution Strain and Orientation Mapping for Gas-Solid Reactions via Precession-Assisted Four-dimensional Scanning Transmission Electron Microscopy
本研究提出结合MEMS密闭电池TEM样品台、旋进辅助4D-STEM和直接电子探测器的方法，实现了温控气体环境下大视场原位纳米级应变与取向映射，为材料化学机械演化定量分析提供了稳健框架。
2025-04-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Multipurpose in situ cell design for 3D X-ray imaging of electrochemical processes
本文设计了一种模块化多用途原位电池，通过解耦参比电极实现精确电化学控制，兼容第四代同步辐射光源，并支持BCDI和DFXM下的实时腐蚀与氢脆测量。
2025-06-05 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Three-dimensional imaging of buried heterointerfaces
提出用多层叠层成像从单视角数据重建扭转 h-BN 埋藏异质界面的三维结构，实现 0.57 Å 横向和 2.5 nm 深度分辨率。
2024-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Solving Complex Nanostructures With Ptychographic Atomic Electron Tomography
本文提出叠层原子电子断层扫描（PAET），结合混合态电子叠层成像、分类平均与亚像素定位，以17皮米精度解析含轻元素的复杂ZrTe核壳纳米结构。
2022-06-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.ins-det
Nano-scale imaging of the full strain tensor of specific dislocations extracted from a bulk sample
晶格缺陷在决定晶体材料的性能方面起着关键作用。探索控制它们相互作用的3D晶格应变仍然是一个挑战。布拉格相干衍射成像（BCDI）允许以纳米级3D分辨率测量应变。然而，它目前仅限于形成微晶的材料。在这里，我们介绍了一种新的技术，允许从散装材料的BCDI样品的制造。使用钨作为一个例子，我们表明，聚焦离子束（FIB）加工可以用来提取，从宏观晶体，微米级的BCDI样品含有特定的预选缺陷。为了解释实验数据，我们开发了一种新的基于位移梯度的多次反射BCDI分析。这允许从包含多个位错的样品中精确地恢复全晶格应变张量。这些新功能为BCDI作为研究复杂现实世界材料的显微镜工具打开了大门。
2019-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Direct imaging of disordered residual oxygen and its impact on electronic structure in an infinite-layer nickelate superlattice
本研究结合电子显微成像、电子能量损失谱与密度泛函理论，直接揭示无限层镍酸盐超晶格中残余顶氧的无序分布及其导致的结构畸变、空穴掺杂不均和电子结构改变。
2025-03-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Event driven 4D STEM acquisition with a Timepix3 detector: microsecond dwell time and faster scans for high precision and low dose applications
四维扫描透射电子显微镜（4D STEM）非常详细地记录了材料中电子的散射。由4D STEM提供的益处是实质性的，其提供的丰富数据促进例如经由基于质心或重叠关联分析的高精度、高电子剂量效率相位成像。然而，在每个探头位置处记录散射的2D图像的要求长期以来对可以执行4D STEM的速度造成了严重的瓶颈。照相机技术的最新进展大大减少了这一瓶颈，直接电子探测器的探测效率特别适合该技术。然而，即使是最快的帧驱动像素化检测器仍然显著限制了可以在4D STEM中使用的扫描速度，使得所得到的数据容易漂移并阻碍其用于低剂量射束敏感应用。在这里，我们报告了使用事件驱动的Timepix 3直接电子相机的发展，使我们能够克服这一瓶颈，并实现4D STEM停留时间下降到100 ns;数量级快于基于帧的读出。我们对不同加速电压的检测器进行了测试，并表明该方法特别适合于低剂量成像，并且与传统的STEM成像相比，在不影响停留时间的情况下，可以提供丰富的数据集。
2021-12-08 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
