Low-dimensional NbO structures on the Nb(110) surface: scanning tunneling microscopy, electron spectroscopy and diffraction
用X射线光电子能谱学、X射线衍射（XPS，XPD）和扫描隧道显微镜（STM）研究了Nb（110）表面的NbOx结构。结果表明，铌原子有序形成一个二维超结构与铌原子链之间的间距相等。Nb3d-和O1s-能级的化学位移表明，氧化物层对应于一氧化铌NbO和大部分的化学吸附态的氧是本地化的表面上。提出了NbO在Nb（110）表面上的准有序结构模型。
2008-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Electron diffraction based techniques in scanning electron microscopy of bulk materials
综述了基于扫描电子显微镜衍射的电子沟道花样（ECP）、电子沟道衬度成像（ECCI）和电子背散射衍射（EBSD）三种技术。动态衍射理论被用来描述电子沟道的物理过程，因此在位错的ECP（和EBSD）和ECCI图像中观察到的对比度。计算沟道对比度的模型进行了描述和讨论其局限性。给出了实验方法的实用性，包括探测器-样品配置、空间分辨率和灵敏度。例子给出了使用ECCI的成像和表征晶格缺陷，单独和组，在半导体异质结构和疲劳金属。给出了EBSD技术在取向确定、相识别和应变测量中的应用，并与使用电子等离子体进行了比较。它的结论是，这些技术使SEM的一个强大的工具，在介观尺度上表征局部晶体的散装材料。
2019-04-11 cond-mat.mtrl-sci
Investigation of the orientation relationship between nano-sized G-phase precipitates and austenite with scanning nano-beam electron diffraction using a pixelated detector
采用扫描纳米束电子衍射技术研究了奥氏体基体中纳米尺寸的辐照诱导G相（M $_6$ Ni $_{16}$ Si $_{7}$）析出物的取向关系。利用该探测器，可以同时分辨出由小G相颗粒产生的微弱衍射斑点和强烈的基体反射。使用两阶段模板匹配方案分析衍射图案，其中在减去对衍射图案的基质贡献之后，首先对基质进行索引，其次对沉淀物进行索引。结果表明，G相相对于奥氏体具有面心立方（FCC）向体心立方（BCC）转变的取向关系。这项工作表明，纳米束电子衍射与像素化检测器是一种很有前途的技术，以调查在其他材料系统中的纳米尺寸的沉淀物与复杂的晶体结构的取向关系相对容易。
2021-04-16 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale mapping of the full strain tensor, rotation and composition in partially relaxed In$_x$Ga$_{1-x}$N layers by scanning X-ray diffraction microscopy
应变和成分在半导体物理学中起着基础性的作用，因为它们是调整材料的电子和光学性质的手段，从而开发新器件。如今，以非破坏性的方式测量外延系统中的应变仍然是一个挑战，这在经常受到强烈应力的应变工程器件中变得特别重要。在这项工作中，我们展示了一个微观映射的应变和晶格取向的全张量通过扫描X射线衍射显微镜。我们开发了一种形式主义，以提取所有组件的应变和取向从一组扫描衍射测量和应用该技术的图案化的在$_x$镓$_{1-x}$ N双层研究应变弛豫和铟掺入现象。由于不同的铟含量和线程位错的贡献进行了分离和分析。
2022-03-28 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
Two-Dimensional Strain Mapping with Scanning Precession Electron Diffraction: An Investigation into Data Analysis Routines
本文针对小会聚角条件下的扫描进动电子衍射（SPED）应变分析缺乏系统研究的问题，提出了一套完整的实验与分析工作流程，并通过砷化镓纳米线案例比较了三种寻峰算法，同时公开了源代码与原始数据以供复现。
2023-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Sub-Unit Cell Spatial Resolution of Phase and Polarization Mapping in Scanning Electron Diffraction
本文通过掩蔽部分重叠CBED图案的重叠区域，将4DSTEM探针缩小至单个投影晶胞量级，实现BaTiO3相位与极化的亚晶胞分辨率映射。
2021-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Scanning electron diffraction tomography of strain
应变工程用于在一系列现代技术中获得所需的材料特性。然而，由于缺乏合适的实验技术和数据分析工具，这些材料内的三维应变张量场的直接纳米级测量受到限制。扫描电子衍射已成为一个强大的工具，用于获得二维地图的应变分量垂直于入射电子束方向。这种方法的扩展，以恢复完整的三维应变张量场已受到限制，虽然没有一个正式的框架，张量层析成像使用这样的数据。在这里，我们表明，它是可能的，以重建完整的非对称应变张量场作为解决不适定张量层析成像逆问题。然后，我们证明了这个层析成像问题的分析和计算的属性，突出为什么将进动进行扫描进动电子衍射可能是重要的。我们建立了一个非对称张量层析成像的一般框架，并通过计算证明了其适用性，实现应变层析成像与扫描进动电子衍射数据。
2020-11-10 cond-mat.mtrl-sci cs.NA math.NA
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
Automated crystal orientation mapping by precession electron diffraction assisted four-dimensional scanning transmission electron microscopy (4D-STEM) using a scintillator based CMOS detector
电子敏感和像素化探测器的最新发展吸引了四维扫描透射电子显微镜（4D-STEM）的使用。在这里，我们提出了一个进动电子衍射辅助4D-STEM技术的自动取向映射使用衍射斑点图案直接捕获的柱闪烁体的互补金属氧化物半导体（CMOS）检测器。我们比较的结果到一个传统的方法，它利用一个外部CCD摄像机拍摄的荧光屏。探测器的高动态范围和信噪比特性大大提高了衍射图案的图像质量，特别是在高散射角下衍射斑点的可见性。在通过模板匹配过程重建的方向图中，与传统方法相比，CMOS数据产生了显着减少的错误索引和更高的可靠性。也可以通过掩蔽接近直接光束的反射来提高取向差测量的角分辨率。这是因为在高散射角下取向敏感的、弱的和小的衍射斑点更显著。结果表明，精细的细节，如纳米晶粒，纳米孪晶和亚晶界可以解决与亚度角分辨率，这是可比的取向映射使用菊池衍射图案。
2021-03-05 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Probing Temperature at Nanoscale through Thermal Vibration Characterization using Scanning Precession Electron Diffraction
State Key Laboratory of Metal Matrix Composites, School of Materials Science and Engineering, Future Material Innovation Center, Zhangjiang Institute for Advanced Study, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；School of Physics and Electronics, Hunan Key Laboratory of Super Microstructure and Ultrafast Process, State Key Laboratory of Powder Metallurgy, Central South University（中南大学）；Research Center for Scientific Data Hub, Zhejiang Lab（浙江实验室）；School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Key Laboratory for Particle Astrophysics and Cosmology (MOE), SKLPPC（上海交通大学）；School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）
本研究通过扫描预倾电子衍射实现石墨烯纳米尺度温度测量，利用结构因子校正方法确定温度函数下的德拜-瓦勒因子，揭示了晶格参数和厚度对振动特性的影响。
2025-04-14 cond-mat.mtrl-sci
The Moving Beam Diffraction Geometry: the DIAD Application of a Diffraction Scanning-Probe
Diamond Light Source（钻石光源）；The University of Manchester（曼彻斯特大学）；National Synchrotron Light Source II, Brookhaven National Laboratory（美国国家同步辐射光源二号，布鲁海文国家实验室）；University of Basel（巴塞尔大学）
本文提出 DIAD 光束线的移动光束衍射几何方法，通过扫描微米级衍射光束实现图像引导衍射，并验证其校准与数据还原精度可达 0.0001 以下，适用于快速演化样品研究。
2025-11-06 cond-mat.mtrl-sci physics.data-an physics.ins-det
Versatile Domain Mapping Of Scanning Electron Nanobeam Diffraction Datasets Utilising Variational AutoEncoders and Decoder-Assisted Latent-Space Clustering
快速电子探测器的进步使得通过扫描电子纳米束衍射（SEND）在纳米尺度上对晶体结构进行统计上显著的采样成为可能。在这个长度尺度上表征结构相似性是弥合局部原子结构（使用原子分辨率技术，如高分辨率扫描透射电子显微镜（HR-STEM））和宏观尺度（使用体相技术，如粉末X射线和中子衍射）之间差距的关键。SEND技术的使用允许广泛的样品的结构调查，由于该技术的能力，以低电子剂量和样品厚度的公差，相对于HR-STEM。这一点，再加上在广泛领域的数据收集能力和自动化收集，允许统计代表性的微观结构的采样。同样由于这些因素，SEND生成大型数据集，因此需要自动/半自动数据处理工作流来帮助最大限度地提取有用信息。因此，本文概述了一个多功能的，数据驱动的方法来生产域地图，以及评估其适用性的统计方法。为数据集生成这样的域图可以帮助突出微观结构中的细微差别，并提高该数据集的可扩展性以进行进一步研究。概述的工作流程利用变分自动编码器来识别和学习衍射信号中的方差源，并且结合聚类技术，用于为一组不同的示例情况生成域图。这一办法：对于畴结晶度是不可知的;不需要晶体结构的先验知识;并且不需要潜在地禁止的适当衍射图案库的模拟。
2022-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Comparison of Kikuchi Diffraction Geometries in Scanning Electron Microscope
本文比较SEM中同轴/离轴TKD、EBSD与新型RKD的衍射几何，并通过重映射构建实验衍射球以揭示厚度、散射路径及菊池带反转差异。
2025-01-25 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Structural Examination of Au/Ge(001) by Surface X-Ray Diffraction and Scanning Tunneling Microscopy
利用表面X射线衍射（SXRD）和扫描隧道显微镜（STM）的自相关函数研究了Au/Ge（001）的一维重构。在SXRD-Patterson图中发现的原子间距离由STM的结果证实。最近确定的金覆盖率为单层金的3/4，加上SXRD导致在c（8x 2）晶胞内Au的三个非等效位置。结合来自STM形貌和线轮廓的结构信息，确定了两个构建块：顶部线架构内的Au-Ge异质二聚体和沟槽内的Au同质二聚体。采用密度泛函理论和基于模型的Patterson图，通过替换重建Ge（001）表面的锗原子，讨论了两种组分的结合。
2012-05-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Neural electron backscatter diffraction
University of Arizona（亚利桑那大学）
提出神经EBSD方法，将EBSD扫描视为连续可微的四维菊池衍射强度场，并用坐标神经网络表示，实现超分辨率、连续查询和压缩。
2026-08-06 cond-mat.mtrl-sci
Seeing Structural Evolution of Organic Molecular Nano-crystallites Using 4D Scanning Confocal Electron Diffraction
由于有机分子纳米晶体的辐射敏感性和复杂的结构，使用电子显微镜直接观察有机分子纳米晶体及其演化是极具挑战性的。在这里，我们介绍了4D扫描共焦电子衍射（4D-SCED），它可以直接在原位观察体异质结（BHJ）薄膜。4D-SCED将共焦电子显微镜与像素化检测器相结合，以高角分辨率记录聚焦的点状衍射图案，使用比以前方法低一个数量级的剂量。并将其应用于有机太阳能电池的有源层DRCN 5 T：PC $_{71}$ BM BHJ薄膜的研究。DRCN 5 T纳米微晶的结构细节在面内和面外取向下以~5 nm分辨率和~5 e $^-$ /A $^2$的剂量预算成像。我们使用原位退火来观察供体晶体的生长、晶体取向的演变以及PC $_{71}$ BM在界面处的逐渐富集。这种高剂量效率的方法为研究束敏感软材料开辟了新的可能性。
2021-10-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Reflection high-energy electron diffraction and scanning tunneling microscopy study of InP(001) surface reconstructions
用原位反射高能电子衍射（RHEED）和扫描隧道显微镜（STM）研究了分子束外延制备的InP（001）表面的重构。生长室包含一个高度精确的温度测量系统，并使用固体源，破碎的磷，带阀的泻流室。用RHEED在三个主要方向上分析了五个InP（001）的重构。在固定的P2通量下，降低衬底温度给出以下重建：c（2x 8），（2x 4），（2x 1），（2x2）和c（4x 4）。在原位STM图像显示，只有两个这些重建在真实空间中产生长程周期性。InP（001）不形成富金属（4x 2）重构，这是令人惊讶的，因为（4x 2）重构已经被称为通用表面重构，因为所有III-V（001）表面被认为有利于其形成。
2015-03-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Imaging and structure analysis of ferroelectric domains, domain walls, and vortices by scanning electron diffraction
本研究利用扫描电子衍射结合定制卷积自编码器，在铁电材料Er(Mn,Ti)O$_3$中实现了对畴、畴壁和涡旋的极性畸变的高统计显著性区分与定量测量。
2023-05-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Emerging hierarchical dislocation structures: Insights from scanning electron microscopy-electron backscatter diffraction in situ tensile testing and multifractal analysis
Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）
研究通过原位扫描电镜-电子背散射衍射测试与多标度分析，揭示了退火304L不锈钢在非辐照和中子辐照状态下的位错结构演化，发现辐照条件下位错结构加速形成并具有分层特征。
2026-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Advancing characterisation with statistics from correlative electron diffraction and X-ray spectroscopy, in the scanning electron microscope
微结构中微量相的常规和独特测定对材料科学至关重要。仅在冶金学方面，应用包括合金和工艺开发以及对服务退化的理解。我们开发了一种相关的方法，探索高温合金的微观结构，在扫描电子显微镜（SEM）检查，同时使用能量色散X射线光谱（EDS）和电子背散射衍射（EBSD）。这是在适当的长度尺度下进行的，用于表征碳化物相的形状、尺寸、位置和分布。EDS和EBSD数据是使用两种不同的物理过程产生的，但每一种都提供了与入射电子束相互作用的材料的特征。在“大数据”方法的推动下，后处理方面的最新进展包括使用主成分分析。随后对组件进行表征，以将标签分配给映射区域。为了提供物理上有意义的信号，可以旋转主分量以控制方差的分布。在这项工作中，我们进一步发展这种方法通过加权PCA方法。我们同时使用EDS和EBSD信号，从而使用EDS（化学）和EBSD（晶体结构）信息标记每个区域。这提供了一种放大映射区域中非常小的相位的信噪比的新方法，特别是在EDS或EBSD信号对于分类来说不够独特的情况下。
2020-01-14 cond-mat.mtrl-sci
Scanning X-ray Diffraction Microscopy for Diamond Quantum Sensing
理解CVD金刚石中纳米和微米尺度的晶体应变对于金刚石量子技术的进步至关重要。特别是，这种应变的存在及其表征对基于金刚石的量子传感和信息应用以及未来的暗物质探测器提出了挑战，其中入射粒子的方向信息被编码在晶体应变中。在这里，我们利用纳米聚焦扫描X射线衍射显微镜定量测量晶体变形的缺陷，在金刚石具有高的空间和应变分辨率。结合来自多个布拉格角的信息，允许立体三维建模的应变特征的几何形状;衍射结果通过比较验证的应变张量的光学测量的基础上自旋状态相关的光谱系综的氮空位（NV）中心的金刚石。我们的研究结果表明，应变和空间分辨率足以通过X射线测量晶体应变的暗物质的定向检测，并提供了一个有前途的工具，金刚石生长分析和改进的缺陷为基础的传感。
2022-10-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph quant-ph
Unveiling the interaction mechanisms of electron and X-ray radiation with halide perovskite semiconductors using scanning nano-probe diffraction
高能电子和X射线光子与卤化物钙钛矿等软半导体的相互作用对于表征和理解这些光电材料至关重要。使用纳米探针衍射技术，可以研究纳米尺度上的物理特性，我们用最先进的技术研究了电子和X射线辐射的相互作用（FA $_{0.79}$ MA $_{0.16}$ Cs $_{0.05}$）铅（I $_{0.83}$ Br $_{0.17}$）$_3$混合卤化物钙钛矿膜（FA，甲脒; MA，甲基铵）。我们使用扫描电子衍射和同步辐射纳米X射线衍射技术跟踪局部晶体结构的变化作为注量的函数。我们确定钙钛矿晶粒，从额外的反射，对应于PbBr $_2$，出现作为一个结晶降解相后，~200 e $^-$的能量密度的$^{-2}$。这些变化是伴随着小的PbI $_2$微晶在相邻的高角度晶界的形成，与针孔的形成，并与从四元到立方的相变。在纳米X射线衍射中，光子辐照引起了类似的降解途径，表明了共同的潜在机制。我们的方法探讨了这些材料的辐射限制，并提供了纳米级的降解途径的描述。解决大角度晶界对于进一步提高卤化物多晶薄膜的稳定性至关重要，特别是对于易受高能辐射影响的应用，如空间光电子学。
2022-01-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Characterization of WSe$_2$ films using reflection Kikuchi diffraction in the scanning electron microscope and multivariate statistical analyses
University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）；Thermo Fisher Scientific（赛默飞世尔科技）；Central European Institute of Technology, Brno University of Technology（布鲁诺理工大学中欧研究所）；Institute of Physical Engineering, Brno University of Technology（布鲁诺理工大学物理工程学院）；Thermo Fisher Scientific, Materials Science（赛默飞世尔科技材料科学部）
本研究利用反射Kikuchi衍射与多变量统计分析技术，实现了对WSe₂薄膜厚度和晶体取向的表征。
2025-11-24 cond-mat.mtrl-sci
The Exit-Wave Power-Cepstrum Transform for Scanning Nanobeam Electron Diffraction: Robust Strain Mapping at Subnanometer Resolution and Subpicometer Precision
扫描纳米束电子衍射（NBED）与快速像素化检测器是一种有价值的技术，快速，空间分辨映射的晶格结构在很宽的长度尺度。然而，由动态衍射和样品混合物引起的强度变化会阻碍定量所需的衍射盘中心的测量。需要强大的数据处理技术来为复杂样品和非理想条件提供准确和精确的测量。在这里，我们提出了一种方法来解决这些挑战，使用变换，称为出口波功率倒谱（EWPC），在音频信号处理中的倒谱分析的启发。EWPC将NBED图案转换为具有对应于原子间间距的尖峰的实空间图案。我们描述了一个简单的分析模型解释这些图案，干净地从NBED图案的倾斜和厚度引起的强度变化的晶格信息。通过跟踪EWPC图案中的原子间间距峰，应变映射证明了两个实际应用：映射的铁电畴在外延应变PbTiO 3膜和映射的应变分布在任意取向的核-壳Pt-Co纳米粒子燃料电池催化剂。EWPC变换使得能够以亚微米精度和亚纳米分辨率进行晶格结构测量，这对于小样品的倾斜和随机取向是鲁棒的。
2020-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Space rocks and optimising scanning electron channelling contrast
前散射电子成像是一种流行的显微技术，特别是对于配备有电子背散射衍射检测器的扫描电子显微镜。原则上，该方法能够对微观结构进行定性成像，但由于所提供的对比度信息有限，定量评估可能受到限制。在这项工作中，我们探索forescatter电子成像，并证明成像可以优化地形，相位和微妙的方向对比度成像，通过适当的样品和检测器定位。我们证明了成像模式之间的关系，使用系统的变化，在探测器的定位和比较这与伪forescatter电子图像，从图像分析的衍射图案，探索和确认图像对比度模式。我们证明了这些对比机制的地图上获得的样本的基遍陨石。
2018-06-01 cond-mat.mtrl-sci
Determination of five-parameter grain boundary characteristics in nanocrystalline Ni-W by Scanning Precession Electron Diffraction Tomography
本研究针对纳米尺度下三维五参数晶界测定的难题，利用扫描进动电子衍射断层扫描结合自动化后处理等方法，实现了纳米晶Ni-W试样晶粒的高保真三维重建，且共格Sigma 3晶界法向测定角度误差小于3°，推进了复杂晶界的精准表征能力。
2024-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Laboratory Three-dimensional X-ray Micro-beam Laue Diffraction
本文提出并首次实现了实验室三维X射线微束劳厄衍射技术，通过将聚焦多色光束与扫描–断层采集结合，在常规μCT系统上实现深度分辨取向表征，可检测更小晶粒并提供晶内信息。
2025-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Tracking solid oxide cell electrode microstructural evolution during annealing by scanning 3D X-ray diffraction microscopy
本研究使用空间分辨率达100 nm的S3DXRD技术监测Ni/YSZ固体氧化物电池退火过程中的微观结构演变，发现Ni相由晶粒生长驱动发生显著变化，最小晶粒在孔隙附近消失导致局部曲率减小，为提升器件长期稳定性提供了新见解。
2024-10-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A method for crystallographic mapping of an alpha-beta titanium alloy with nanometre resolution using scanning precession electron diffraction and open-source software libraries
本研究提出结合扫描进动电子衍射与开源Python库的纳米尺度双相合金晶体学成像方法，在α/β钛合金上验证实现3nm步长高质量成像，发现180°标定歧义问题，提供了可推广的多相材料分析工作流。
2024-02-02 cond-mat.mtrl-sci
A Fast Algorithm for Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM) Imaging and 4D-STEM Diffraction Simulations
扫描透射电子显微镜（STEM）是一种在原子尺度上研究材料的非常通用的方法。许多STEM实验都得到了电子散射模拟的支持或验证。然而，使用传统的多切片算法来执行这些模拟可能需要非常大的计算时间，特别是对于具有数百万个探针位置的实验，因为每个探针位置必须独立地模拟。最近，开发了PRISM算法以减少大型STEM模拟的计算时间。在这里，我们介绍了一种新的STEM模拟方法：将STEM探头划分为“子光束”，由父光束的自然相邻插值给出。这个想法与PRISM模拟兼容，并且可以导致模拟时间的更大改进，以及需要显着更少的计算机RAM。我们已经进行了各种模拟，以证明分区PRISM STEM模拟的优点和缺点。我们发现，这种新的算法是特别有用的4D-STEM模拟大视场。我们还提供了一个参考实现的multislice，PRISM和分区PRISM算法。
2021-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Correlating grain boundary character and composition in 3-dimensions using 4D-scanning precession electron diffraction and atom probe tomography
本文提出4D-SPED与APT三维关联方法，在纳米晶Ni-W合金中揭示Cu和Si分别优先偏聚于大角度/非共格孪晶界与低角度/非公度晶界，为亚纳米尺度结构-化学关联研究奠定基础。
2024-09-03 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Twins and their boundaries during homoepitaxy on Ir(111)
用扫描隧道显微镜、低能电子衍射和表面X射线衍射研究了Ir（111）上强孪晶同质外延薄膜的生长和退火行为。原位表面X射线衍射薄膜生长过程中和之后被证明是一个有效的工具，用于确定在多层膜中的孪晶分数，并揭示侧孪晶边界的性质。退火的孪晶结构被示出发生在一个两步的过程中，首先减少不同堆叠区域之间的边界的长度，然后才是孪晶本身。侧孪晶界的结构提出了一个模型，这是一致的扫描隧道显微镜和表面X射线衍射数据。
2010-06-14 cond-mat.mtrl-sci
The diffraction volume for square-shaped samples in X-ray diffraction with high spatial resolution
具有高空间分辨率的X射线衍射是在微米或纳米尺度上表征（多）晶材料的先决条件。这可以通过利用聚焦的X射线束和样品的扫描来实现。然而，由于X射线穿透到材料中，样品内衍射的确切位置是模糊的。在这里，我们利用数值模拟计算空间分辨衍射体积，以调查这些模糊性。我们证明，部分深度灵敏度可以通过旋转样品来实现。
2022-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Grain boundary strain localization in CdTe solar cell revealed by Scanning 3D X-ray diffraction microscopy
利用扫描三维X射线衍射显微镜以100 nm分辨率对CdTe太阳能电池吸收层进行非破坏性三维成像，揭示高应变主要集中在大角度晶界并形成与CdS层相连的连续通路，从而关联硫沿晶界扩散，为多晶材料晶界表征提供了新方法。
2024-02-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Manifold Learning of Four-dimensional Scanning Transmission Electron Microscopy
四维扫描透射电子显微镜（4D-STEM）的局部原子衍射图案正在成为一个强大的技术，用于探测原子结构和原子电场的复杂细节。然而，大量数据的有效处理和解释仍然具有挑战性，特别是对于二维或轻质材料，因为记录在像素化阵列上的衍射信号很弱。在这里，我们采用数据驱动的流形学习方法对4D-STEM数据集进行直接的可视化和探索分析，从单层石墨烯中提取原子分辨偏转图案的真实空间相邻效应，具有单个掺杂剂原子，如在像素化检测器上记录的。这些提取的图案涉及到单独的原子位点和亚晶格结构，通过多模视图有效地区分单掺杂剂异常。我们相信，流形学习分析将加速物理发现，这些物理发现将数据丰富的成像机制与铁电、拓扑自旋和范德华异质结构等材料结合起来。
2019-01-14 cond-mat.mtrl-sci eess.IV physics.data-an
High Throughput Oxide Lattice Engineering by Parallel Laser Molecular Beam Epitaxy and Concurrent X-ray Diffraction
基于组合方法学的概念，研制了一套用于原子控制氧化物超晶格制备的新型激光分子束外延（LMBE）系统和一台测量空间分辨X射线衍射谱的X射线衍射仪。LMBE腔室有两个移动掩模，一个自动靶台，一个衬底加热激光器，和一个原位扫描反射高能电子衍射系统。具有弯曲单色器和二维检测器的X射线衍射仪用于快速并发X射线衍射强度映射，其中检测器的两个轴对应于衍射角和样品中的位置。
2005-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Training artificial neural networks for precision orientation and strain mapping using 4D electron diffraction datasets
描述了使用模拟的动态电子衍射图案来训练人工神经网络（ANN）和卷积神经网络（CNN）的技术。前提是基于以下事实。首先，在给定合适的晶体结构模型和散射势的情况下，利用动力学衍射理论可以精确地模拟电子衍射花样。其次，使用模拟的衍射图案作为输入，可以训练神经网络用于确定晶体结构特性，例如晶体取向和局部应变。此外，通过将训练的ANN应用于使用扫描电子纳米衍射（SEND）或4D扫描透射电子显微镜（4D-STEM）技术收集的四维衍射数据集（4D-DD），可以以高空间分辨率映射晶体结构性质。在这里，我们展示了人工神经网络在高精度分析晶体取向和应变方面的可能性，并通过与以前的方法进行比较，对人工神经网络和CNN的性能进行了基准测试。在0.009度（0.16 mrad）的取向映射，在0.04%或更低的应变映射的灵敏度，并在计算性能的改进的角分辨率的30倍的改善被证明。
2021-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
All optical sub diffraction multilevel data encoding onto azo polymeric thin films
利用偶氮聚合物薄膜的光致取向特性，利用扫描近场光学显微镜实现了全光偏振编码信息存储。在写入程序中，通过将不同的位值与不同的双折射方向相关联来创建5级位，所述双折射方向在用线性偏振光照射之后在聚合物中引起。然后通过在同一近场显微镜上实施偏振调制技术来执行读取例程，以测量编码的双折射方向。
2008-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Strain field of InAs QDs on GaAs (001) substrate surface: characterization by synchrotron X-ray Renninger scanning
单晶中精确的晶格参数测量原则上可通过X射线多重衍射（MD）实验来实现。微小的样本错位可能会影响MD在准确性是一个重要问题的研究中的系统使用。本文提出了校正残余失调误差的理论处理和实验方法，并应用于探测GaAs（001）衬底上埋InAs量子点的诱导应变。
2004-12-09 cond-mat.mtrl-sci
High resolution scanning tunnelling microscopy and extended x-ray-absorption fine structure study of the (533) silicide structure on Cu(001)
利用低能电子衍射（LEED）、扫描隧道显微镜（STM）和X射线吸收光谱（XAS）技术，研究了Si在Cu（001）单晶衬底上的第一步吸附过程。对于低覆盖率（~ 0.5 ML）和在100°C退火后，STM图像和LEED图案揭示了有序准相称超结构的形成。从XAS数据的定量分析，我们提取的Si-Cu距离和详细的局部原子排列的结构。
2013-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Fast nanothermometry based on direct electron detection of electron backscattering diffraction patterns
针对现有纳米测温技术的局限，本研究提出基于SEM内直接电子探测器捕获EBSD图案温度变化的快速非接触方法，通过动力学模拟和傅里叶分析实现高灵敏度测温与空间映射，为器件热诊断提供新工具。
2025-07-07 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
AutoDisk: Automated Diffraction Processing and Strain Mapping in 4D-STEM
使用四维扫描透射电子显微镜（4D-STEM）方法在晶格应变映射方面的发展现在提供了更高的精度和可行性。然而，由于衍射图样中的噪声和强度的复杂性，自动和准确的衍射分析仍然是具有挑战性的。在这项工作中，我们展示了一种方法，采用斑点检测交叉相关的衍射图案，然后晶格拟合算法，自动处理四维数据，包括识别和定位磁盘，并提取本地晶格参数，而无需事先了解的材料。该方法都是使用模拟的衍射图案进行测试，并应用于从Pd@Pt核壳纳米粒子获得的实验数据。我们的方法显示出对各种样品厚度和高噪声的鲁棒性，处理复杂图案的能力，以及应变测量的皮米级精度，使其成为高通量4D-STEM数据处理的有前途的工具。
2022-01-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Mapping Morphological and Structural Properties of Lead Halide Perovskites by Scanning Nanofocus XRD
在同步加速器上进行的扫描纳米聚焦X射线衍射（nXRD）首次用于同时探测用于光伏器件的旋涂CH 3 NH3 PbI 3（PbI 3）钙钛矿膜的形态和结构特性。在Si/SiO2/PEDOT：PSS衬底上旋涂钙钛矿薄膜，通过nXRD、扫描电镜（SEM）和掠入射广角X射线散射（GI-WAXS）等手段对薄膜的结构进行了研究。讨论了nXRD相对于SEM和GI-WAXS的优点。一种可视化的方法，选择性地隔离，和结构特征的复杂，多晶膜内埋的单一钙钛矿晶粒开发。nXRD测量结果与太阳能电池器件测量相关，并且表明在高温下旋涂钙钛矿前体溶液可以改善表面覆盖率并增强太阳能电池性能。
2016-06-13 cond-mat.mtrl-sci
X-ray diffraction characterization of suspended structures for MEMS applications
针对微纳技术中机械应力控制的挑战，本研究采用微扫描X射线衍射技术在亚微米尺度表征两类MEMS悬浮结构的应力，并结合数值模拟讨论衍射结果。
2025-01-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.class-ph
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
Light-matter interaction of single semiconducting AlGaN nanowire and noble metal Au nanoparticle in the sub-diffraction limit
近场扫描光学显微镜（NSOM）不仅是对亚衍射极限物体进行成像的工具，而且是理解纳米结构内在性质的重要工具。为了理解使用NSOM技术在532 nm（2.33 eV）激发下在近场区域中的光-物质相互作用，我们选择了通过汽液固（VLS）机制与金属Au纳米颗粒（NP）催化剂一起生长的直径约120 nm的隔离的单个半导体AlGaN纳米线（NW）。从不同的原生缺陷相关的能量状态的AlGaN的电子跃迁的作用进行了讨论，在理解的NSOM图像的半导体NW。在纳米线的VLS生长机制中，还观察到了Au NP的NSOM图像中激发激光的强表面等离子体共振吸收效应。可沃
2016-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Mapping Order in Semicrystalline Polymers using Machine Learning of Nanobeam Electron Diffraction
Department of Materials Science and Engineering, Stanford University（材料科学与工程系，斯坦福大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）；National Center for Electron Microscopy, Molecular Foundry, Lawrence Berkeley National Laboratory（电子显微镜国家中心、分子发现所、伯克利国家实验室）
研究利用机器学习模型从合成数据中检测聚合物衍射峰及其强度，相比传统相关峰检测算法，该模型速度更快且性能更优，为4DSTEM实验近实时可视化开辟可能，有助于理解有机混合离子电子导体结构与性能关系。
2026-07-21 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
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
X-ray Diffraction Analysis of Cu2+ Doped Zn1-xCuxFe2O4 Spinel Nanoparticles using Williamson-Hall Plot Method
以醋酸盐为前驱体，采用溶胶-凝胶燃烧法合成了Zn 1-xCuxFe 2 O 4（ZCFO）尖晶石纳米颗粒（x = 0，0.2，0.4，0.6和0.8）。ZCFO的NP通过以下在600 ° C下煅烧8小时来制备。合成的ZCFO纳米颗粒通过使用Rietveld精修的X射线衍射（XRD）分析来表征。Rietveld精修的XRD图谱显示，ZCFO尖晶石结晶成单一的金刚石立方结构与Fd-3 m空间群。随着Cu ~（2+）掺杂浓度的增加，ZCFO纳米粒子的晶格常数和晶胞体积减小。通过XRD图中存在的峰加宽来检查ZCFO的NP中的晶体生长。采用Williamson-Hall（W-H）作图法研究了晶粒尺寸和晶格应变对ZCFO尖晶石纳米粒子峰展宽的影响。而x = 0.40的ZCFO样品的颗粒尺寸通过高分辨率扫描电子显微镜照片估算
2019-02-05 cond-mat.mtrl-sci
Towards scanning nanostructure x-ray microscopy
我们展示了空间映射的本地和纳米尺度的结构的薄膜对象使用空间分辨PDF分析同步辐射X射线衍射数据。这是证明在一个实验室芯片上的组合阵列的样品点含有催化有趣的纳米粒子沉积从液体前体使用喷墨液体处理系统。我们提出了一个软件实现的整个协议，包括自动数据采集和分析的方法，使用原子对分布函数（PDF）的方法。该协议软件可以处理半自动化的数据简化，标准化和建模，用户定义的配方生成全面的元数据和分析结果。通过使用包含的函数对集合进行切片，可以使用不同的对比度来构建2D对象的图像，从而使我们能够确定与阵列上局部结构的不同方面相关的空间图。
2021-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale characterization of atomic positions in orthorhombic perovskite thin films
Department of Structure Analysis, Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所结构分析部）
本研究利用多种显微表征与第一性原理计算，对DyScO$_3$基底上生长的50 nm LaVO$_3$薄膜进行纳米尺度结构分析，确定了其晶格参数、取向及稀土元素反极性位移，并解析了所有元素的原子位置。
2025-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Crystal structure of Cu-Sn-In alloys around the η phase field studied by neutron diffraction
近年来，由于新的环境法规迫使在电子器件的键合技术中消除Pb的使用，Cu-Sn-In三元系的研究变得非常重要。一个关键的相关问题涉及在结合区生长的金属间相，并决定其质量和性能。在这项工作中，我们集中在η相（Cu 2 In或Cu 6Sn 5），存在于两端的二元和三元相。本文用中子衍射方法研究了一系列60 at.%左右合金的组成和晶体学Cu组成，In含量为0 ~ 25原子%，从300 \degreeC淬灭。通过扫描电子显微镜、探针显微分析和高分辨中子衍射对合金进行了表征。Rietveld改进的中子衍射数据允许改进目前可用的模型中的六方η相的二元Cu-Sn以及三元合金中的占位。首次报道了三元Cu-Sn-In η相的结构数据与组成的关系，这些信息具有重要的技术意义，也为三元相图的建模提供了有价值的输入数据。
2012-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Spherical-angular dark field imaging and sensitive microstructural phase clustering with unsupervised machine learning
电子背散射衍射是一种广泛用于纳米到微米尺度的晶体结构和取向分析的技术。由合金固溶体基质及其有序超晶格产生的背散射图案仅表现出极其细微的差异，这是由于相干衍射之前的非弹性散射。我们表明，无监督机器学习（PCA，NMF和自动编码器神经网络）非常适合精细特征提取和超晶格/矩阵分类。重新映射集群平均图案到衍射球，让我们比较菊池带配置文件的动态模拟，确认超晶格化学计量，并促进虚拟成像与球形立体角孔径。现在，这条管道可以在扫描电子显微镜内对各种材料的精致晶体学细节进行无与伦比的映射。
2020-10-12 cond-mat.mtrl-sci
