Electron scattering in atomic force microscopy experiments
它已被证明，电子跃迁，如在扫描隧道显微镜（STM）中测量的，是有关的隧道势垒中的化学相互作用。在这里，我们表明，在Si（111）上的原子力显微镜（AFM）实验中的亚原子特征的形状和表观高度直接取决于硅表面和硅AFM针尖的可用电子状态。模拟和实验证实，力和电流显示出类似的亚原子变化的尖端样品的距离接近散装键合长度。
2005-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Magnon diffuse scattering in scanning transmission electron microscopy
我们提出了一个理论和模拟的热漫散射由于激发的磁振子在扫描透射电子显微镜。计算表明，磁振子可以呈现原子的对比度时，检测到的电子能量损失谱使用原子大小的电子束。结果表明，体心立方铁在300 K时的磁振子漫散射强度比原子振动引起的热漫散射强度弱4个数量级。在声子和磁振子分散不重叠的能量范围内，单色扫描透射电子显微镜配备直接电子探测器的光谱预计将解决磁振子光谱签名。
2021-05-10 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
Dynamical theory of angle-resolved electron energy loss and gain spectroscopies of phonons and magnons in transmission electron microscopy including multiple scattering effects
提出一种计算透射电子显微镜中声子和磁振子角分辨电子能量损失和增益光谱的方法，基于电子束波函数的时间自相关推导分数散射强度，涵盖单次和多重散射及动力学衍射效应，且计算高效、易于并行化。
2024-06-28 cond-mat.mtrl-sci
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
An atomic force microscopy and optical microscopy study of various shaped void formation and reduction in 3C-SiC films grown on Si using chemical vapor deposition
用光学显微镜和原子力显微镜研究了Si衬底上外延3C-SiC薄膜中各种形状不规则的空洞以及规则的三角形和正方形空洞的形成。在电阻加热化学气相沉积反应器中，用六甲基二硅烷在Si（001）和（111）衬底上异质外延生长了3C-SiC薄膜。已清楚地观察到的Si衬底的取向在确定的空隙的形状的影响。此外，生长周期和生长温度被认为是控制空洞尺寸、密度和形状的主要参数。通常，空隙沿{111}面刻面，但取决于生长条件，也观察到具有较高表面能的其它刻面。最后，通过适当的生长技术，空隙的尺寸和密度显著减小。
2019-06-04 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
Quantification of surface displacements and electromechanical phenomena via dynamic atomic force microscopy
与材料应变的局部变化相关联的动态表面位移的检测提供了对许多现象和材料特性的访问。原子力显微镜（AFM）的接触共振增强方法已被证明能够检测~1-3 pm水平的表面位移，这种方法用于压电响应力显微镜，原子力声学显微镜和超声力显微镜等技术。在这里，基于AFM悬臂梁振动的分析模型，我们展示了一个准则，以量化表面位移的高精度，考虑到在第一共振接触模式取决于尖端样品接触刚度的悬臂形状。该方法已被实验验证，并进一步发展为压电响应力显微镜（PFM）使用定义良好的铁电材料。这些结果开辟了一种方法，以准确和精确的测量表面位移以及压电常数在微米级与纳米空间分辨率，并将允许避免错误的数据解释和测量伪影。该分析直接适用于所有基于微扰共振的SPM技术。
2016-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Visualization of steps and surface reconstructions in Helium Ion Microscopy with atomic precision
氦离子显微镜以其表面灵敏度和高横向分辨率而闻名。在这里，我们提出的氦离子显微镜为基础的研究结果的表面限制合金的银在Pt（111）。基于25，meV的功函数在原子级平台上的变化，我们可以区分Pt富集区和Pt贫乏区，并可视化平台之间的单原子层高台阶。此外，还用去散扫描对比度测量了2--3层Ag/Pt合金膜中hcp/fcc图形的周期性。测量了沿$\langle\overline{11}2\rangle$表面方向的6.65nm的周期性。在晶体学方面，hcp结构域是通过最外层的一部分通过沿$\langle\overline{11}2\rangle$的最近邻间距的$1/\sqrt{3}$的横向位移获得的。这种周期性是用原子精度测量的：在24个Pt原子上观察到23个Ag原子的Ag和Pt晶格之间的重合。这一发现与低能电子显微镜和相衬原子力显微镜的结果完全一致。
2015-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Determination of Interface Atomic Structure and Its Impact on Spin Transport Using Z-Contrast Microscopy and Density-Functional Theory
我们结合Z衬度扫描透射电子显微镜和密度泛函理论计算来确定自旋偏振光发光二极管中Fe/AlGaAs界面的原子结构。一个44%的自旋注入效率增加后发生的低温退火，产生一个有序的，连贯的界面组成的一个单一的原子平面交替的Fe和As原子。第一性原理输运计算表明，自旋注入效率的增加是由于退火界面的非线性和相干性。
2006-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Object Wave Reconstruction by Phase-Plate Transmission Electron Microscopy
本文介绍了用位相板透射电子显微术重建物体出射波函数的振幅和相位的方法。所提出的方法可以被认为是同轴全息术，并需要三个图像，采取了不同的相移之间的非衍射和衍射电子引起的一个合适的相移设备。该方法适用于任意目标出射波函数和非线性成像。以模拟晶体物体的波函数和用离轴全息术获得的波函数为例，对该方法进行了验证。研究了噪声对波函数重构的影响。
2010-09-23 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
Imaging and registration of buried atomic-precision donor devices using scanning capacitance microscopy
我们表明，扫描电容显微镜（SCM）可以通过最近开发的原子精度扫描隧道显微镜（STM）光刻技术在Si中制造的掩埋δ掺杂施主纳米结构的图像。完成原子精度纳米电子器件的一个关键挑战是精确地将介观金属接触对准STM定义的纳米结构。利用SCM的能力，以图像掩埋的掺杂剂纳米结构，我们已经开发出一种技术，通过该技术，我们能够将金属电极定位在表面上，以形成接触到下面的STM制造的供体纳米结构，测量精度为300 nm。低温（T=4K）传输测量证实了接触到供体纳米结构的成功放置。
2014-10-17 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
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
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
Ex-situ atomic force microscopy on the growth mode of SrRuO3 epitaxial thin film
基于钙钛矿氧化物的器件的功能特性强烈地依赖于显著影响异质结构薄膜的表面形貌和微结构的生长模式。为了获得原子级平坦的表面形貌，这通常是高质量器件的必要条件，理解异质外延薄膜的生长机制是必不可少的。在这项研究中，我们探索异质外延生长动力学的SrRuO3使用间歇生长计划的脉冲激光外延和异位原子力显微镜。两个显着的变化，在沉积过程中的第一个单元电池层的表面粗糙度观察原子力显微镜表明可能形成的半单位电池的SrRuO3之前，完全形成的第一个单元电池。另外，在SrRuO3薄膜的前两个单元电池层沉积期间，逐层生长模式占主导地位。我们的观察提供了潜在的生长机制的异质外延SrRuO 3薄膜的薄膜在SrTiO 3衬底上的初始生长过程中。
2017-10-08 cond-mat.mtrl-sci
Crosstalk Correction in Atomic Force Microscopy
商业原子力显微镜通常使用四段光电二极管通过激光束偏转来检测悬臂的运动。这种读出技术能够分别测量悬臂梁的弯曲和扭转。然而，光电二极管的取向与读出光束的平面之间的微小角度会导致两个读出通道中的错误信号，即所谓的串扰，这可能导致对所采集数据的错误解释。我们证明了这种故障与铁电晶体上的接触模式下记录的图像，并提出了一个电子电路来补偿它，从而使无串扰成像。
2006-10-05 cond-mat.mtrl-sci
Mapping of surface local elastic constant using Atomic Force Acoustic Microscopy
本文报道了一种将原子力显微镜（AFM）与声波相结合来测定表面局部弹性性质的系统研究，即原子力声波显微镜（AFAM）。我们详细描述了AFAM的方法，并解释使用简单的参数和其他互补测量使用AFM的测量。我们已经使用了一些选定的样品来阐明的AFAM技术的能力，以映射的局部弹性常数的样品表面。使用力-距离测量和在不同区域的共振峰的频率的变化，我们定量地确定样品表面的局部刚度（弹性常数）的变化。我们还表明，AFAM技术可以用来获得更好的表面图像对比度接触模式AFM失败。
2004-09-01 cond-mat.mtrl-sci
Martensitic relief observation by atomic force microscopy in yttria stabilized zirconia
氧化锆的四方相到单斜相（t-m）的相变是过去二十年来广泛研究的对象，并且现在被认为是马氏体性质的。然而，马氏体相变仅通过透射电子显微镜或间接方法观察到。虽然对断裂韧性和抗裂性的益处是主要的兴趣，但是现在考虑转变对材料退化的后果。使用原子力显微镜在这里报告允许观察的第一阶段的马氏体浮雕生长和新的马氏体功能。
2017-10-12 cond-mat.mtrl-sci
Shape-dependent local strain in gold nanorods: data-driven atomic-resolution electron microscopy analysis
原子间距离的局部变化或局部晶格应变通常会显著影响纳米颗粒的材料性质。最近的原子分辨率电子显微镜提供了精度约为1%的应变测量。然而，实验数据中的噪声限制了精度。在这里，我们应用了数据驱动的分析之一，高斯过程回归来预测应变的真实形式。对于局部应变的检测，精度已提高到0.2%及以上。已经揭示了棒状纳米颗粒在表面下帽尖端区域周围包含特征晶格膨胀~+0.6%。实验结果通过相应形状原子模型的分子动力学模拟再现。纳米棒特有的应变被解释为由于形状各向异性而引起的曲率依赖的不均匀表面应力。目前的结果带来了提示纳米工程，以优化应变的纳米粒子的形状控制。
2020-11-06 cond-mat.mtrl-sci
Influence of resonant tunneling on the imaging of atomic defects on InAs(110) surfaces by low-temperature scanning tunneling microscopy
我们用低温扫描隧道显微镜（STM）研究了重掺杂半导体杂质半导体InAs晶体的表面。晶体沿（110）面原位裂开。除了原子级平坦的区域，我们还观察到两种主要类型的原子级缺陷，可以确定为S掺杂剂原子和作为空位，分别。的STM图像的杂质的强偏压依赖性可以解释在共振隧穿通过本地化的状态是存在于附近的杂质。
1999-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Tip effects in scanning tunnelling microscopy of atomic-scale magnetic structures
自旋极化扫描隧道显微镜（STM）原理上不仅可以分辨电子，而且可以分辨磁性表面结构。我们最近的STM测量模型实现磁分辨率的原子尺度上的第一性原理方法。它示出了一个特定的磁性或非磁性STM尖端的签名可以明确地被识别。它还建立了Tersoff和哈曼的模型将产生电子以及磁的表面，这是远远低于STM分辨率的对比度。
2001-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Ballistic Electron Emission Microscopy on CoSi${}_2$/Si(111) interfaces: band structure induced atomic-scale resolution and role of localized surface states
应用Keldysh格林函数方法，研究了从STM针尖注入${}_2$ /Si（111）系统的热电子由于硅化物的能带结构而形成高度聚焦的电子束。这解释了在最近的弹道电子发射显微镜（BEEM）实验中获得的原子分辨率。局部表面状态中的$(2 \times 1)$重建被认为是负责也报道的BEEM电流的rugation。这些结果清楚地表明，体和表面能带结构的影响，详细了解BEEM数据的重要性。
1998-10-19 cond-mat.mtrl-sci
Modeling of micro- and nano-scale domain recording by high-voltage atomic force microscopy in ferroelectrics-semiconductors
计算了铁电半导体晶体中微畴和纳米畴在原子力显微镜针尖电场作用下的平衡尺寸。该畴被认为是一个扁长的半椭球体，畴壁相当薄。首次考虑了样品的半导体性质和畴壁的表面能，修正了Landauer模型。晶体内部的自由载流子导致在畴周围形成屏蔽层，该屏蔽层部分地将其内部与去极化场屏蔽。我们通过晶体材料参数（屏蔽半径、自发极化值、介电常数张量）和原子力显微镜针尖特征（电荷、曲率半径曲率半径）来表示畴的半径和长度。通过施加电压的畴半径的依赖关系是在一个很好的定量协议与高压原子力和扫描探针显微镜记录在铌酸锂和钽酸锂晶体的亚微米铁电畴。
2005-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Investigating Atomic Contrast in Atomic Force Microscopy and Kelvin Probe Force Microscopy on Ionic Systems using Functionalized Tips
非接触式原子力显微镜（NC-AFM）和开尔文探针力显微镜（KPFM）已成为纳米技术的重要工具，然而，它们在原子尺度上的对比机制并不完全清楚。在这里，我们使用氯空位在NaCl双层Cu（111）作为模型系统，研究原子对比度作为施加电压，尖端高度和尖端功能化的函数。我们证明了原子尺度上的AFM对比度决定性地取决于针尖终止和样品电压。与此相反，局部接触电势差（LCPD）与KPFM采集显示相同的定性对比度的所有尖端终端调查，这类似于对比度的电场的样品。我们发现，原子力显微镜的对比度主要源于静电相互作用，但其尖端依赖性不能单独解释的尖端偶极子。借助于一个简单的静电模型和密度泛函理论，我们研究了潜在的对比机制。
2014-08-29 cond-mat.mes-hall 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
Atomic Force Microscopy Wear Characterization for Metallic Stent Polymer Coatings
原子力显微镜（AFM）已成为一个强大的和多功能的工具，调查当地的机械性能。此外，它已成为可能，利用AFM针尖样品相互作用，扰动，我转，修改软样品，如聚合物的表面。准确了解它们对连续AFM扫描的响应有助于设计具有理想机械性能的新材料。在本文中，我们提出了一种新的方法来研究两种不同类型的聚合物，如聚（甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚（L-乳酸）（PLLA）的磨损性能所获得的结果。这些聚合物已被广泛应用于生物医学应用，最近被认为是冠状动脉金属支架涂层的良好候选者。
2004-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Thin-film based phase plates for transmission electron microscopy fabricated from metallic glasses
薄膜基相位片是透射电子显微镜（TEM）中增强弱相位物体对比度的常用工具。薄膜通常由非晶碳组成，在强电子束照射下，非晶碳会迅速退化。最近的研究集中在寻找具有改进的材料稳定性的替代材料。本工作提出了基于薄膜的相位板制造的金属玻璃合金，其特征在于高导电性和非晶结构。制备了锆基合金Zr 65.0 Al 7.5 Cu 27.5（ZAC）的薄膜，并对其相移特性进行了测试。ZAC合金膜的研究，通过不同的TEM技术，揭示了一系列有益的特性。特别有利的是非弹性等离子体激元散射的小概率，这有望改善相衬TEM中基于薄膜的相板的性能。
2015-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Comment on 'Field ion microscopy characterized tips in noncontact atomic force microscopy: Quantification of long-range force interactions'
Falter等人最近的一篇文章（Phys.Rev.B87，115412（2013））呈现了使用场离子显微镜表征非接触原子力显微镜中的尖端以表征静电和范德华长程力的实验结果。在这篇文章中，由于环计数法应用中的微妙之处，尖端半径在~4.7 nm而不是~8.1 nm处被大大低估。我们指出，在环计数中出现的常见错误，以利于未来的实验工作中，尖端半径的测定由nanostrant是重要的。
2013-08-01 cond-mat.mes-hall 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
Phase imaging with intermodulation atomic force microscopy
互调原子力显微镜（IMAFM）是一种双频激发的原子力显微镜（AFM）动态模式。振动的AFM悬臂在靠近表面的经验的非线性尖端样本力混合的驱动音，并产生新的频率分量的悬臂响应称为互调产物（IMP）。我们提出了一个程序，用于提取在每个IMP的阶段，并证明通过记录这个阶段，而扫描的相位图像。在互调频率的振幅和相位图像表现出增强的地形和材料的对比度。
2009-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Comment to "Imaging the atomic orbitals of carbon atomic chains with field-emission electron microscopy"
在线性原子链的场发射电子显微镜中观察到稳定的双峰图案需要破坏轴对称的稳定机制，这未被Mikhailovskij等人[Phys. Rev. B 80，165404（2009）]正确识别。使用微观计算，我们将观察到的图案归因于链连接的配体产生的对称性破缺，加上碳π键交替。
2010-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
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
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
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
Contact Stiffness and Damping of Liquid Films in Dynamic Atomic Force Microscopy
采用分子动力学模拟研究了简单非极性液体中的小振幅动态原子力显微镜（dynamic-AFM）。研究发现，在线性动力学范围内，约束膜的接触刚度和阻尼呈现出类似的溶剂化力振荡，并且它们通常是异相的。对于单层厚度为整数的固化薄膜，在分层过渡前进一步压缩薄膜会导致更高的刚度和更低的阻尼。我们发现，在固化膜中的分子扩散增强，但由于AFM针尖的机械激励。
2015-11-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Mechanical-Diode based Ultrasonic Atomic Force Microscopies
综述了基于机械二极管的超声力显微镜技术的最新进展。详细阐述了超声力显微镜（UFM）在研究材料弹性性能方面的潜力。讨论了UFM在纳米纤维中应用的优势。介绍了机械-二极管超声摩擦力显微镜（MD-UHFM），并与横向声学力显微镜（LAFM）和扭转共振（TR）-原子力显微镜（AFM）进行了比较。MD-UFFM为研究纳米尺度下的剪切弹性、粘弹性和摩擦学性能提供了一种新的方法。在纳米接触和外差力显微镜（HFM）的实现节拍的激励进行了说明。HFM引入了一个非常有趣的过程，以利用高频驱动中固有的时间分辨率。
2019-01-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
Topographic and electronic contrast of the graphene moiré on Ir(111) probed by scanning tunneling microscopy and non-contact atomic force microscopy
由于石墨烯和下面的金属表面之间的晶格失配，在过渡金属表面上生长的外延石墨烯通常表现出莫尔图案。我们使用扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM）实验来探测Ir（111）表面上石墨烯莫尔条纹的电子和形貌对比度。虽然STM形貌的影响，接近费米能量和本地隧道势垒高度的状态的局部密度，AFM是能够产生的“真正的”表面形貌，一旦从尖端和衬底之间的范德华力（VDW）相互作用所产生的背景力被考虑在内。我们观察到35 $\pm$ 10 μ m的莫尔条纹，其中石墨烯-Ir（111）距离在石墨烯蜂窝位于下面的铱原子顶部的区域中最小，而在fcc或hcp三重中空位点上较大。
2011-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Atomic structure of Mn wires on Si(001) resolved by scanning tunneling microscopy
在亚单层覆盖下，Mn在Si（001）表面上形成垂直于下面的Si二聚体行取向的原子线。虽然许多其他元素在室温下形成对称的二聚体线，我们表明，锰线有一个不对称的外观和引脚附近的硅二聚体。我们发现，一个原子配置与锰三聚体晶胞可以解释这些观察结果，由于硅二聚体屈曲相附近的电线和锰三聚体的取向之间的相互作用。我们详细研究了四线配置使用高分辨率扫描隧道显微镜（STM）成像和比较我们的研究结果与STM图像模拟密度泛函理论。
2012-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
