天游线路检测中心 使用配备 C-FEG 的像差校正透射电子显微镜提高 Z 方向分辨率

简介

近年来，随着像差校正器的发展，STEM 的空间分辨率显着提高，不仅可以以原子分辨率观察图像，还可以分析图像。然而，我们获得的 STEM 图像是将二维信息投影到三维样本上。
因此，不仅需要提高平面方向的空间分辨率，还需要提高深度方向的空间分辨率。在本次演示中，我们获取了各种会聚角的离焦图像，根据获得的结果评估了 Z 方向的分辨率，并讨论了进一步提高分辨率的方法。

Z分辨率评价方法

使用单层石墨烯获得的离焦 STEM 图像
↓
计算每幅图像中每个像素的强度的标准偏差

图1 离焦获得的单层石墨烯的STEM图像

图2(a)绘制标准偏差值与散焦量的直方图
(b) 用高斯函数拟合的标准差直方图

设置半宽为Z方向分辨率

取决于会聚角的 Z 分辨率

图3 不同会聚角下获得的离焦STEM图像(a) α = 308 mrad, (b) α = 386 mrad, (c) α = 542 mrad以及通过拟合得到的Z方向分辨率(d), (e), (f)

图4 Z方向分辨率实验值与计算值对比

ΔE 相关 Z 分辨率

图5 (a) ΔE = 04eV, (b) ΔE = 05eV 处获得的离焦STEM图像

图6 Z方向分辨率实验值与计算值对比

在会聚角542 mrad、ΔE 033 eV的条件下实现了3 nm以下的Z方向分辨率

摘要

这次，我们证明了可以通过降低提取电压和减小 ΔE 来提高 Z 方向的分辨率。近年来，人们尝试使用透射电子显微镜使用Z方向离焦STEM图像直接观察取代原子，目标是多种原子被取代的复合材料而不是单一材料。
我们希望这个方法能够帮助他们。