Impurity atom configurations in diamond and their visibility via scanning transmission electron microscopy imaging
本文综述金刚石中杂质原子构型，并通过图像模拟和首张原子级图像证明重掺杂原子在扫描透射电镜中可见，为精确解析其结构开辟了研究领域。
2023-08-30 cond-mat.mtrl-sci
The study of intrinsic defect state of FeSe with scanning tunneling microscopy
我们应用高分辨扫描隧道显微镜研究了体材料FeSe的本征缺陷态。利用扫描隧道谱分析了薄膜中的四种本征缺陷：I型哑铃缺陷、II型哑铃缺陷、顶层Se空位缺陷和内层Se位缺陷。从特征的抑郁症和增强的状态密度测量在一个大的能量范围内，I型哑铃和II型哑铃被确定为Fe空位和Se $_\mathrm{Fe}$缺陷，分别。通过光谱分析确定了顶层Se空位和可能的内层Se位空位。缺陷的测定进行了比较，并在很大程度上证实了在环形暗场扫描透射电子显微镜测量的剥离FeSe。在我们的实验中，缺陷态的详细映射为将来与复杂的理论计算进行比较奠定了基础。
2019-08-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
3D characterization of CdSe nanoparticles attached to carbon nanotubes
通过高分辨透射电子显微镜和高角度环形暗场扫描透射电子显微镜层析成像技术，研究了碳纳米管上的CdSe纳米颗粒的晶体结构。在溶液中与碳纳米管一起生长的CdSe棒状纳米颗粒经历形态转变并附着在碳表面。电子断层扫描显示纳米颗粒是基于六边形的，其中（001）平面与外部石墨烯层外延匹配。
2009-02-05 cond-mat.mtrl-sci
Iterative Phase Retrieval Algorithms for Scanning Transmission Electron Microscopy
本文系统比较聚焦探针差分相位衬度、离焦探针视差和二维/三维广义叠层成像梯度下降三种迭代STEM相位恢复方法，并通过仿真、实验及白噪声模型分析其信息传递与适用范围。
2024-05-20 cond-mat.mtrl-sci
Polarity determination in ZnSe nanowires by HAADF STEM
利用高角度环形暗场扫描透射电子显微镜对分子束外延生长在GaAs衬底上的ZnSe纳米线的极性进行了分析。将实验结果与模拟图像进行比较，以验证可能的实验伪影。在这项工作中，我们表明，对于这种类型的纳米物体，低于15毫拉德，远离晶带轴的样本的残余倾斜不会损害实验图像的解释。
2012-07-20 cond-mat.mtrl-sci
Visualization of electronic topology in ZrSiSe by scanning tunneling microscopy
ZrSiX（X = O，S，Se，Te）族化合物作为一种新兴的拓扑结构半金属，由于其在自旋电子学中的应用前景，在凝聚态物理中引起了广泛的关注。在这里，我们应用扫描隧道显微镜（STM）研究的结构对称性和电子拓扑结构的ZrSiSe。滑移镜对称性验证通过量化的晶格结构的ZrSe双层的基础上偏置选择性形貌。用准粒子干涉分析方法确定了ZrSiSe的能带结构。节线是实验确定的$\sim$ 250毫电子伏以上的费米能级。一个额外的表面态狄拉克点在$\sim$ 400毫电子伏以下的费米能级也被确定。我们的STM测量提供了一个直接的实验证据，在家庭的ZrSiX线状态。
2018-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Domain Structure of La0.7Sr0.3MnO3 thin-films probed at variable temperature with Scanning Electron Microscopy with Polarization Analysis
50 nm厚的La0.7SrMnO3薄膜的域配置已直接使用扫描电子显微镜与极化分析（SEMPA）的研究，与磁衬度，而无需事先的表面制备的要求。大规模的域结构主要反映了四重各向异性，与一个小的单轴分量，磁光克尔效应测量一致。我们还确定了域过渡的配置文件，并发现它是在与以前的估计在这种材料中的域壁宽度。的图像对比度的温度依赖性的研究和超导量子干涉装置的磁强计数据相比。一个更快的SEMPA对比度的下降被揭示，这可以被解释的技术的极端表面灵敏度，使我们能够选择性地探测表面自旋极化，由于双交换机制表现出明显不同的温度依赖性比体磁化。
2013-02-27 cond-mat.mtrl-sci
Amorphous interface layer in thin graphite films grown on the carbon face of SiC
横截面透射电子显微镜（TEM）是用来表征在界面处观察到的石墨和石墨烯薄膜生长通过C-面4 H-SiC的热分解的非晶层。非晶层不覆盖整个界面，但均匀的连续区域跨越几微米的横截面界面。环形暗场扫描透射电子显微镜（ADF-STEM）图像和电子能量损失谱（EELS）表明，非晶层是Si/C的富碳组合物。在氩气中，在1600°C的生长压力范围内生长的样品中清楚地观察到非晶层，但在1500°C下没有观察到，表明温度依赖性形成机制。
2011-05-10 cond-mat.mtrl-sci
A symmetry-derived mechanism for atomic resolution imaging
我们介绍了一种新的扫描透射电子显微镜（STEM）的图像对比度机制，来自局部对称性内的标本。对于样品上的电子探针的给定位置，图像强度由出射电子强度分布和应用于该分布的所选对称操作之间的相似程度来确定。对比机制检测轻和重的原子柱，是强大的样品厚度，电子探针能量和散焦方面。原子柱表现为尖锐的峰，其可以比使用常规圆盘和环形检测器的STEM图像明显更窄。这种根本不同的对比机制补充了传统的成像模式，并可以与它们同时采集，扩展了STEM用于材料表征的能力。
2020-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-scale patterning of hydrogen terminated Ge(001) by scanning tunneling microscopy
在本文中，我们展示了原子级光刻的氢终止锗（001。光刻图案是通过在超高真空中使用扫描隧道显微镜针尖从吸附在干净的原子级平坦Ge（001）表面上的H抗蚀剂层选择性地解吸氢原子而获得的。研究了针尖-样品偏压对光刻工艺的影响。通过改变尖端到样本的偏差，可以实现特征尺寸从200纳米到1.8纳米的光刻图案。这些结果开辟了一个扫描探针光刻方法的可能性，以制造未来的原子级器件的锗。
2009-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
In situ Imaging of Precipitate Formation in Additively Manufactured Al-Alloys by Scanning X-ray Fluorescence
本研究利用基于同步加速器的原位扫描X射线荧光显微技术，直接成像了增材制造铝合金在热处理过程中Mn和Cr在晶界的选择性富集及熔池边界微观结构的热稳定性，证明了该方法在探索亚微米级析出动力学方面的重大价值。
2023-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Electron-beam assisted selective growth of graphenic carbon thin films on SiO2/Si and quartz substrates
首次报道了在二氧化硅上选择性生长石墨烯碳薄膜。初步的电子束曝光的基板被发现强烈影响这种薄膜的生长过程。重点放在基板上的碳沉积速率的曝光的影响。提出了这种效应的解释。报道了电学和光学测量数据以及原子力显微镜、扫描电子显微镜和拉曼光谱研究结果。结果表明，石墨烯碳薄膜的选择性生长在辐照的SiO2/Si衬底上是一种有前途的方法，在预合成步骤，而没有完整的光刻过程中产生的微结构。
2015-12-23 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Direct identification of monolayer rhenium diselenide by an individual diffraction pattern
在目前过渡金属二硫属化物（TMDC）的广泛研究中，与石墨烯、hBN和MoS 2等六方层状材料相比，低对称性层状二维晶体在各向异性器件中显示出巨大的应用潜力。二硒化铼（ReSe 2）的体相空间群为P1，属于三斜晶系，具有变形的碘化镉型结构。在这里，我们明确地确定单分子层和它的垂直取向的单电子衍射图案，这可能适用于低对称性的晶体系统，包括三斜和单斜晶格，只要他们的第三个晶胞基矢量是不垂直于基面。采用探针校正的环形暗场扫描透射电子显微镜（ADF-STEM）的原子分辨图像验证层数。最后，用运动学电子衍射理论和相应的模拟结果很好地解释了实验结果。
2017-05-05 cond-mat.mtrl-sci
Lithographically defined site-selective growth of Fe filled multi-walled carbon nanotubes using a modified photoresist
采用乙酰丙酮铁（Fe（acac）3）粉末和常规光致抗蚀剂的简单混合物，在850 °C下用丙烷通过化学气相沉积生长部分填充Fe的多壁碳纳米管（MWCNT）。扫描电子显微镜显示，平均直径为70 nm的催化纳米粒子形成的Si基板上，其中管理的MWCNTs的直径。透射电子显微镜显示，纳米管具有多壁结构与部分Fe填充。通过一种简单的生长路线实现了部分Fe填充的MWCNTs的位置选择性生长。
2019-08-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
High resolution electron microscopy for heterogeneous catalysis research
多相催化剂是工业反应中最重要的催化剂。纳米催化剂的尺寸从数百纳米到原子尺度不等，其活性与其结构特征如粒径、表面形态和三维形貌密切相关。近年来，先进的分析透射电子显微镜（TEM）技术的发展，特别是原子尺度上的定量高角度环形暗场（HAADF）成像和扫描透射电子显微镜（STEM）中的高能分辨光谱分析，增强了（S）TEM分析多相催化剂结构/化学信息的能力。从二维投影图像的三维重建和使用原位（S）TEM方法实时记录催化反应期间的结构演变进一步拓宽了（S）TEM观察的范围。从高分辨率（S）TEM中获得的原子尺度结构信息已被证明对于更好地理解和设计具有增强性能的新催化剂具有重要意义。
2018-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Coupled Infrared Imaging and Multiphysics Modeling to Predict Three-Dimensional Thermal Characteristics during Selective Laser Melting
University of California Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）
本研究针对增材制造中热条件精准解析的难题，将高速红外成像与三维多物理场模拟结合，重建熔池亚表面温度分布，估算凝固条件并预测微观组织变化，验证了实验-计算集成方法对商用增材制造微观组织原位调控的关键作用。
2025-09-16 cond-mat.mtrl-sci
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
Standardization of chemically selective atomic force microscopy for metal-oxide surfaces
针对金属氧化物表面元素鉴别和缺陷表征依赖间接假设的问题，本研究提出采用O端接铜针尖的非接触原子力显微镜方法，实现清晰元素对比度成像，为复杂金属氧化物表面直接结构表征提供标准化方案。
2024-02-16 cond-mat.mtrl-sci
Radiation-induced mobility of small defect clusters in covalent materials
虽然缺陷团簇对半导体材料的电子和机械性能是有害的，但是由于高迁移势垒，这些团簇的湮灭受到它们缺乏热迁移率的限制。在这里，我们发现，在块状SiC（电子和核应用的重要共价材料）的小集群可以成为移动在室温下的电子辐射的影响下。到目前为止，直接观察到的辐射诱导的缺陷团簇在体材料中的扩散还没有得到证实。这一发现是通过低角度环形暗场（LAADF）扫描透射电子显微镜（STEM）结合非刚性配准技术来消除样品不稳定性，从而实现小迁移缺陷簇的原子分辨率成像。我们发现，这种非热扩散的基本机制是入射电子和团簇原子之间的弹道碰撞。我们的研究结果表明，在某些辐照条件下，缺陷团簇可能是移动的，改变目前的理解簇退火过程中辐照共价材料。
2016-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Doubling the mobility of InAs/InGaAs selective area grown nanowires
纳米线和网络的选择性区域生长（SAG）有望成为基于III-V族半导体材料的可扩展电子，光子和量子器件的途径。然而，高迁移率SAG纳米线的潜力尚未完全实现，因为界面粗糙度、纳米线/衬底界面处的错配位错以及由于材料混合而导致的不均匀组成会散射所有电子。在这里，我们探讨SAG绝缘GaAs（001）衬底上的高度晶格失配的InAs纳米线，并解决这些关键的挑战。原子光滑的纳米线/衬底界面实现与使用原子氢（a-H）作为替代传统的热退火的原生氧化物去除。高晶格失配的问题通过在InAs传输通道和GaAs衬底之间引入In $_x$ Ga $_{1-x}$ As缓冲层来解决。在缓冲层和沟道中观察到的Ga-In材料混合通过仔细调节生长温度来抑制。进行扫描透射电子显微镜和X射线衍射分析以及低温传输测量，我们表明，优化的富In缓冲层促进高品质的InAs传输通道的场效应电子迁移率超过~10000 cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$。这是两倍的非优化的样品和InAs选择性区域生长的纳米结构的最高报告。
2022-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Autonomous Fabrication of Tailored Defect Structures in 2D Materials using Machine Learning-enabled Scanning Transmission Electron Microscopy
本文提出一种结合机器学习与自动化束流控制的STEM自主制造方法，通过HAADF成像反馈和随机森林与CNN模型识别原子位点，在MoS₂单层中可控制造MoS-NW边缘缺陷结构，并可扩展至其他二维材料。
2025-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing Light Atoms at Sub-nanometer Resolution: Realization of Scanning Transmission Electron Microscope Holography
电子透明材料中轻元素的透射电子显微镜（TEM）和扫描TEM（STEM）中的原子分辨率成像长期以来一直是一个挑战。例如，生物分子材料在被电子照射时会迅速改变。这些问题推动了TEM和STEM技术的发展，使电子束敏感和弱散射纳米材料的结构分析成为可能。在这里，我们展示了这样一种技术，干全息术，能够绝对相位和振幅的对象波测量相对于真空参考波。我们使用一个分幅纳米光栅制备多个空间分离的电子衍射探针光束集中在样品平面，使一个光束通过样品传输，而其他通过真空。我们用光栅扫描仪扫描衍射探针在感兴趣的区域。我们将显微镜的后样本成像系统配置为衍射模式，使探针重叠以在检测器处形成干涉图案。使用快速读出，直接电子探测器，我们记录和分析的干涉条纹在每个位置在一个二维光栅扫描重建的复杂的传递函数的标本，t（x）。我们应用这种技术来成像一个标准的目标样品组成的金纳米粒子在薄的无定形碳基板上，并展示2.4埃分辨率的相位图像。我们发现，STEM全息提供了更高的相衬的非晶材料，同时保持金原子晶格分辨率相比，高角度环形暗场STEM。
2018-07-31 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.ins-det
Three-dimensional non-isothermal phase-field modeling of microstructure evolution during selective laser sintering
预测选择性激光烧结（SLS）过程中的微观结构具有重要意义，它可以用有效的计算设计工具补充当前时间和成本昂贵的试错原理。然而，由于SLS过程中的复杂物理现象，模拟其微观结构演变仍然是一个巨大的挑战。本文采用三维有限元相场法对SLS单次扫描过程进行了模拟，揭示了SLS过程与显微组织的关系。我们使用了一个一致的非等温相场模型，包括各种物理（即部分熔化，孔隙结构的演变，扩散，晶界迁移，耦合传热），和粉末床和激光功率吸收的相互作用。初始粉层由离散元法生成。此外，我们在手稿中提出了一种新的算法模拟最小着色问题，并设法模拟一个系统的200粒颗粒跟踪使用低至8个非保守的序参量。所开发的模型被示出捕捉有趣的现象，这是无法访问的传统的等温模型。具体而言，应用该模型的不锈钢316 L粉末的SLS，我们确定的影响，激光功率和扫描速度的微观结构指标，包括孔隙率，表面形态，温度分布，晶粒几何形状，和致密化。我们进一步验证了孔隙率演化过程中的一阶动力学，并证明了所开发的模型在预测SLS过程中致密化因子与比能量输入的联系中的适用性。
2019-02-20 cond-mat.mtrl-sci
SPARSE -- Efficient High-Resolution SEM Imaging of Rare Microstructural Features Across Large Areas by Selective Rescanning
RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；TU Dortmund（多特蒙德工业大学）
本文提出一种开放源代码的Python框架，通过两阶段方法提高SEM成像效率，实现稀有微观特征的高分辨率成像，显著减少成像时间。
2026-04-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.ins-det
Site selective synthesis of in situ Ni filled multiwalled carbon nanotubes using Ni(salen) as a catalyst source
通过在850 ℃下使用Ni（salen）和常规光致抗蚀剂的简单混合物在Si上用丙烷进行大气压化学气相沉积来进行Ni填充的多壁碳纳米管的合成。使用扫描电子显微镜连同高分辨率透射电子显微镜的碳纳米管的分析表明，纳米管已经通过尖端生长机制生长，并表现出多壁结构与部分Ni填充。高质量的镍填充的纳米管是由拉曼光谱证明。利用超导量子干涉仪对Ni填充纳米管的磁性进行了分析，揭示了它们的铁磁行为和大的矫顽力。通过一种简单的生长方法，实现了高质量镍填充碳纳米管的可规模化和位置选择性生长。
2019-08-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Point group symmetry of cadmium arsenide thin films determined by convergent beam electron diffraction
砷化镉（Cd 3As 2）是最早发现的三维拓扑半金属材料之一。报道的Cd 3As 2的室温晶体结构报告微妙的不同的方式，镉空位内安排其反萤石衍生的结构，这决定了是否存在反转中心，如果Cd 3As 2是狄拉克或Weyl半金属。在这里，我们应用会聚束电子衍射（CBED）确定的点群的分子束外延生长的Cd 3As 2薄膜。使用CBED图案从多个区域轴，高角度的环形暗场图像在扫描透射电子显微镜中获得，和布洛赫波模拟，我们表明，Cd 3As 2属于tetrax 4/mmm点群，这是中心对称的。结果表明，CBED可以区分拓扑半金属的晶体结构中非常细微的差异，这种能力将有助于设计具有依赖于某些晶体对称性的拓扑状态的材料和薄膜异质结构。
2019-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Insights into image contrast from dislocations in ADF-STEM
在环形暗场扫描透射电子显微镜ADF STEM中，竞争机制有助于位错的图像对比度。因此，对ADF STEM对比度的机制的明确理论理解对于正确解释位错图像至关重要。本文报道了一个系统的研究ADF干对比度从GaN样品中的位错，实验和计算。系统的实验ADF STEM图像的边缘字符位错揭示了一些特性的对比度功能，显示依赖于角度检测范围和特定位置的位错在样品中。基于电子沟道和布洛赫波散射理论，结合Grillo应变沟道方程的多层模拟，提出了一个理论模型，用以解释这种复杂对比度现象的物理起源。
2020-05-25 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Ultra-fast Digital DPC Yielding High Spatio-Temporal Resolution for Low-Dose Phase Characterisation
本研究提出利用信号数字化实现超快数字DPC，从环形分段或像素化探测器获得高保真相位重建，并通过剂量分馏与多帧分箱平衡信噪比和时间分辨率，用于低剂量原位相位成像。
2024-08-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Selective-Area-Grown PbTe-Pb Planar Josephson Junctions for Quantum Devices
本文提出选择性区域生长的PbTe-Pb混合体系作为新型平面约瑟夫森结平台，实现栅极可调超流、多重安德列夫反射及类夫琅禾费/SQUID干涉行为，并展示可用于马约拉纳探测的原型器件。
2024-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Unsupervised Reward-Driven Image Segmentation in Automated Scanning Transmission Electron Microscopy Experiments
University of Tennessee（田纳西大学）；Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）
本文提出并基准测试了一种用于STEM自动实验的无监督奖励驱动图像分割方法，该方法无需人工标签且完全可解释，能实现实时性能，并适用于多种显微图像分析任务。
2024-09-20 cond-mat.mtrl-sci cs.HC cs.LG
Strain accommodation through facet matching in La$_\text{1.85}$Sr$_\text{0.15}$CuO$_\text{4}$/Nd$_\text{1.85}$Ce$_\text{0.15}$CuO$_\text{4}$ ramp-edge junctions
利用扫描纳米聚焦X射线衍射（nXRD）和高角环形暗场扫描透射电子显微镜（HAADF-STEM）研究了掺杂电子的超导Nd $_\text{1.85}$ Ce $_\text{0.15}$ CuO $_\text{4}$和掺杂空穴的超导La $_\text{1.85}$ Sr $_\text{0.15}$ CuO $_\text{4}$薄膜之间的斜边结的晶体结构。在斜坡上，发现了一种新的生长模式的La $_\text{1.85}$ Sr $_\text{0.15}$ CuO $_\text{4}$的c轴倾斜3.3度，我们解释了倾斜通过开发一个应变调节模型，依赖于面匹配，由斜坡角，表明在界面处形成了一个连贯的畴界。这种生长模式的人工领域的创建在morphotropic材料的可能影响进行了讨论。
2015-08-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Direct observation of patterned self-assembled monolayers and bilayers on silica-on-silicon surfaces
有机分子的自组装单分子膜（SAMs）广泛应用于表面化学和生物学，并用作超细光刻胶。由于它们的厚度很小，只有几个纳米，使用传统方法分析图案化的单层表面需要使用复杂的设备进行彻底的逐点扫描。在本文报道的工作中，使用明场光学显微镜简单而直接地观察图案化的单层。单层改变了硅基二氧化硅薄膜的光谱反射率图案，并在基底的裸露区域和单层涂覆区域之间引入了对比度。该方法还可以区分单层和双层涂层的区域。这些观测结果得到了计算和使用原子力显微镜、扫描拉曼光谱法和扫描反射光谱法的对照实验的支持。研究结果对电光器件、选择性晶片键合工艺和芯片实验室测试系统具有重要意义。我们在这里表明，导致形成双层自组装膜的化学反应对应于肉眼可见的光学对比度，使这种检测能够提供一个简单的，但有效的区分单层和吸附的分析物与化学和/或生物传感的可能应用。
2014-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
