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
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
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
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
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
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
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
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
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
Mapping Metastable Magnetic Textures in (Fe0.5Co0.5)5GeTe2 with in-situ Lorentz Transmission Electron Microscopy
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Lab（劳伦斯伯克利国家实验室）
本研究利用原位洛伦兹透射电子显微镜研究 (Fe0.5Co0.5)5GeTe2 中的亚稳磁结构，建立零场亚稳自旋结构的相图，为未来操控磁性提供关键参考。
2026-01-27 cond-mat.mtrl-sci
Operando analysis of a solid oxide fuel cell by environmental transmission electron microscopy
本文利用原位工况环境透射电子显微镜结合加热偏置微机电系统，在单室构型下直接关联SOFC的环境条件、电池电压与原子尺度微观结构演变，揭示了阳极氧化态和形貌对电学性能的影响。
2023-02-24 cond-mat.mtrl-sci
Boron-doping of cubic SiC for intermediate band solar cells: a scanning transmission electron microscopy study
硼（B）有可能在立方碳化硅（3C-SiC）中产生中间带，将这种材料变成单结太阳能电池的高效吸收体。离域带的形成需要高浓度的杂质元素，但是B在SiC的3C多晶型物中的沉淀行为还不是很清楚。在这里，探针校正的扫描透射电子显微镜和二次离子质谱法被用来研究在B-注入3C-SiC作为温度的函数的沉淀机制。在1273 K退火后检测到点缺陷聚集，而层错，富B沉淀和位错网络的发展在1573 - 1773 K范围内。析出相为菱方B13 C2结构，在1773 K时仍能捕获B。高于此温度，较高的溶解度减少沉淀和游离B扩散出注入层。在1873 K下获得了E19（cm-3）掺杂浓度。
2018-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Mitigating E-beam-induced Hydrocarbon Deposition on Graphene for Atomic-Scale Scanning Transmission Electron Microscopy Studies
在（扫描）透射电子显微镜（（S）TEM）研究中使用的CVD生长的石墨烯必须经历从生长表面（通常为Cu箔）到TEM网格的一个原子厚的膜的小心转移。在这个转移过程中，石墨烯总是被异物污染。这种污染在（S）TEM中被证明是非常成问题的，因为通常>95%的石墨烯被遮蔽，并且原始区域的成像导致电子束诱导的烃沉积，这进一步起到遮蔽期望的成像区域的作用。在这篇文章中，我们研究了两种清洁技术的CVD生长的石墨烯，减轻两个方面的污染问题：可见的污染覆盖的石墨烯，和不可见的污染，沉积在电子束照射下的石墨烯。可见污染物可以通过原位快速热退火到1200 ℃而快速去除，并且不可见的电子束沉积污染物可以在（S）TEM中成像之前通过Ar/O2退火过程去除。
2017-09-01 cond-mat.mtrl-sci
The role of primary and secondary electrons in scanning transmission electron microscopy of hybrid perovskites: the CsPbBr$_{3}$ case
该研究结合从头算与Monte Carlo模拟，分析CsPbBr₃纳米样品中一次和二次电子的反射、透射、空间分布及能谱，为电子显微表征优化提供理论框架。
2025-04-05 cond-mat.mtrl-sci
Uncovering Material Deformations via Machine Learning Combined with Four-Dimensional Scanning Transmission Electron Microscopy
了解晶格变形对于确定纳米材料的性质至关重要，纳米材料在从能量收集到电子设备的未来应用中可能会变得更加突出。然而，它仍然具有挑战性，以揭示意外的变形，在一个大的样本区域的材料特性的关键影响。在这里，我们展示了一种快速和半自动的无监督机器学习方法来揭示材料中的晶格变形。我们的方法利用分裂的层次聚类自动揭开多尺度变形，在整个样品薄片的衍射数据，使用四维扫描透射电子显微镜（4D-STEM）。我们的方法克服了目前的障碍，大型4D数据分析，使提取的基本特征，即使没有先验知识的样品。使用这种纯粹的数据驱动分析，我们发现了不同类型的材料变形，如应变，晶格畸变，弯曲轮廓等，这会显著影响纳米材料基器件的能带结构和随后的性能。我们设想，这种数据驱动的过程将提供对内在结构的洞察，并加速新材料的发现。
2021-11-11 cond-mat.mtrl-sci
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
TEM Agent: enhancing transmission electron microscopy (TEM) with modern AI tools
Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
本文提出TEM Agent框架，通过模型上下文协议（MCP）方法结合商业LLM，实现对TEM多个子系统的访问与控制，简化复杂显微镜生态系统，提升用户完成各类难度实验的能力。
2025-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Investigation of the early stage of reactive interdiffusion in the Cu-Al system by in-situ transmission electron microscopy
利用原位透射电镜研究了350 { \textdegree }C和300 { \textdegree }C下Cu-Al系反应互扩散的早期阶段。一个特殊的照顾，找到条件下，电子束和样品的自由表面不显着影响反应。一个特别强调的是，然后给出了快速扩散路径的晶界的影响，并在纳米尺度的粒子，可能与转换前的相互作用。有人发现，有一个瞬态，然后是一个稳定的状态，其中金属间化合物的平均生长速率遵循抛物线规律，表明动力学是扩散控制。由于在纳米尺度上的原位观测，还可以跟踪不同相之间界面的局部速度。在小于100 nm的长度尺度内表现出强烈的波动，它们部分归因于纳米尺度颗粒的界面钉扎。最后，考虑到热力学和动力学参数，它主要是一个间接的影响引起的局部变化的溶质通量和浓度梯度。
2020-05-07 cond-mat.mtrl-sci
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
Evidence for In-Plane Tetragonal c-axis in Mn$_x$Ga$_{1-x}$ Thin Films using Transmission Electron Microscopy
在SrTiO $_3$衬底上生长的四元Mn $_x$ Ga $_{1-x}$（x=0.70，0.75）薄膜在不同温度和厚度下表现出垂直磁各向异性，矫顽场在1-2 T之间。透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）表明，在300-350 $^{o}$ C生长的40 nm样品导致了多晶薄膜，其四角晶系c轴取向主要垂直于薄膜平面，但有一部分样品的c轴在薄膜平面内。这种结构导致面外磁化中的次级磁性分量。在300 $^{o}$ C下以减小的厚度或Mn浓度生长显著降低了膜平面中的四轴c轴的存在，从而改善了磁性能。TEM在表征这些材料方面至关重要，因为常规XRD不能总是识别额外的晶体取向的存在，尽管它们仍然可以影响磁性。我们的研究指出了控制这些薄膜微观结构的方法，这对于在自旋电子器件中利用这种材料至关重要。
2015-04-13 cond-mat.mtrl-sci
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
Electron-Induced Radiation Chemistry in Environmental Transmission Electron Microscopy
Northwestern University（西北大学）
本文提出一个数值模型，研究环境透射电子显微镜中气体和液体相的辐射化学，揭示了电子束剂量率对反应动力学的影响，并为纳米反应器控制提供了指导。
2024-12-20 cond-mat.mtrl-sci
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
Evolution of Glassy Carbon Microstructure: In Situ Transmission Electron Microscopy of the Pyrolysis Process
玻璃碳是从聚合物热解获得的元素碳的富含石墨烯的形式，其由三维排列的弯曲石墨烯片段以及无序碳和空隙的部分组成。热解包括在惰性气氛下将聚合物逐渐加热至900 ℃以上，然后冷却至室温。在这里，我们报告的实验方法进行原位高分辨率透射电子显微镜（HR-TEM）的直接可视化的微观结构演变的热解聚合物在500-1200摄氏度的温度范围内。与现有的玻璃碳微观结构模型的结果进行了比较。所报告的实验在80 kV加速电压下进行，使用基于MEMS的加热芯片作为样品基板，以最小化任何不期望的光束损伤或样品制备诱导的变换。结果表明，所产生的石墨烯碎片内的几何形状，膨胀和原子排列不断变化，并且中间结构为玻璃碳的演变提供了重要线索。对热解过程的完整理解将允许对前体聚合物进行特定的一般过程调整，以获得具有预定义性质的玻璃碳。
2018-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Diffusion Distribution Model for Damage Mitigation in Scanning Transmission Electron Microscopy
针对STEM电子束损伤机制理解有限的问题，提出考虑仪器与样品参数的时空扩散过程数学框架，并设计扩散控制采样策略以约束累积扩散分布，从而最小化2维和4维实验中的电子束损伤。
2024-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Identification of Polytypism and Their Dislocations in Bilayer MoS2 Using Correlative Transmission Electron Microscopy and Raman Spectroscopy
提出 TEM 与拉曼光谱关联表征方法，用于识别双层 MoS2 的 2H/3R 多型、位错及机械剥离诱导相变。
2025-02-17 cond-mat.mtrl-sci
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
