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Atomic Force Microscopy01:08

Atomic Force Microscopy

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Atomic force microscopy (AFM) is a type of scanning probe microscopy that can analyze topographic details of various specimens like ceramics, glass, polymers, and biological samples. AFM offers over 1000 times more resolution than the optical imaging system. Images generated from AFM are three-dimensional surface profiles, offering an advantage over the flat, two-dimensional images from other imaging techniques.
The AFM Probe
The probe is regarded as the heart of any AFM setup and comprises the...
3.8K
X-ray Crystallography02:18

X-ray Crystallography

24.8K
The size of the unit cell and the arrangement of atoms in a crystal may be determined from measurements of the diffraction of X-rays by the crystal, termed X-ray crystallography.
Diffraction
Diffraction is the change in the direction of travel experienced by an electromagnetic wave when it encounters a physical barrier whose dimensions are comparable to those of the wavelength of the light. X-rays are electromagnetic radiation with wavelengths about as long as the distance between neighboring...
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Zhen Chen1, Yi Jiang2, Yu-Tsun Shao3

  • 1School of Applied and Engineering Physics, Cornell University, Ithaca, NY 14853, USA. zhen.chen@cornell.edu david.a.muller@cornell.edu.

Science (New York, N.Y.)
|May 21, 2021
PubMed
まとめ

電子顕微鏡ではレンズの偏差と散乱を克服します. この技術は20ピコメートル未満の解像度を達成し,原子スケール画像と3Dドーパント原子の局所化を可能にします.

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科学分野:

  • 材料科学
  • 物理学
  • 顕微鏡検査

背景:

  • 伝送電子顕微鏡 (TEM) は,短い電子波長により,原子解像度の可能性を提供します.
  • レンズの偏差と電子の多重分散によって画像の質が低下します.
  • 現在のTEM解像度は 原子の固有のサイズと比較して 大きく制限されています

研究 の 目的:

  • レンズの偏差と複数の散乱によって引き起こされるTEM解像度の制限を克服する.
  • 原子の近似解像度のイメージングを実現する方法を実証する.
  • 物質内のドーパント原子の正確な3D定位を可能にします.

主な方法:

  • コンピュータによるイメージング技術である電子プチコグラフィーを利用した.
  • 電子の多重散乱問題を逆的に解く方法を開発した.
  • TEMに固有の電子探査の誤差を修正した.

主要な成果:

  • 20ピコメートル未満の機器のぼやけが達成された.
  • 厚いサンプルでも線形相反応を示した.
  • 測定された原子列の幅は,原子の熱変動によってのみ制限されます.
  • 単一の測定からサブナノメートルの精度で埋め込まれた原子ドーパントを3Dで成功しました.

結論:

  • 電子パティコグラフィは,偏差と分散を修正することによってTEM解像度を大幅に高めます.
  • 開発された方法は,理論的な原子限界に近いイメージングを可能にします.
  • この高度な顕微鏡技術で精密な3D原子ドーパント分析が可能である.