定量電子晶體學(xué).pdf

1、當(dāng)今,電子晶體學(xué)由于具有X射線晶體學(xué)所無法比擬的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)而變得日益活躍.然而,由于電子與晶體之間強(qiáng)烈的動(dòng)力學(xué)交互作用,使得用電子顯微鏡方法分析結(jié)構(gòu)復(fù)雜化.為了解決其中的動(dòng)力衍射問題,多年來電子晶體學(xué)家們已發(fā)展了一些數(shù)值模擬方法.這些方法無法揭示模擬結(jié)果與晶體結(jié)構(gòu)之間的直觀關(guān)系,且只能對(duì)提出的已知晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬證實(shí),而要分析未知結(jié)構(gòu),則必須發(fā)展電子動(dòng)力衍射解析公式.到目前為止,還沒有得到一個(gè)很好的能夠描述電子動(dòng)力衍射的解析表達(dá)式.電子晶

2、體學(xué)家所能夠做的是從不同的角度尋找近似公式.2001年楊奇斌等人基于Schrodinger方程,推導(dǎo)了一解析表達(dá)式:φ<'→>(r)=exp{<,g>∑exp(-iλπg(shù)<'2>z)-1/-4π<'2>g<'2> 4πF<'→>(g)exp[-2πi<'→→>(g·r)]}本文通過對(duì)推導(dǎo)上述電子動(dòng)力學(xué)衍射解析公式的Schrodinger方程中二階微分項(xiàng)の<'2>η/の<'2>z的考慮,得到了一個(gè)更為準(zhǔn)確的解析表達(dá)式;并分析得出在某些情況

3、下,對(duì)公式的修正是必要的.一般說來,出射面波函數(shù)主要由零級(jí)勞埃帶決定的,但在某些情況下,高級(jí)勞埃帶效應(yīng)也必須考慮.相對(duì)于零級(jí)勞埃帶效應(yīng)的研究而言,高級(jí)勞埃帶對(duì)出射面波函數(shù)的影響的研究是比較棘手的(這是因?yàn)楸M管在倒易空間零級(jí)勞埃帶效應(yīng)與高級(jí)勞埃帶效應(yīng)是分開的,但是在高分辨像中二者往往疊加在一塊).這里我們首先采取研究零級(jí)勞埃帶效應(yīng)的同樣的辦法來研究高級(jí)勞埃帶效應(yīng),即用兩種方式(數(shù)值方法和解析公式法)來計(jì)算高級(jí)勞埃帶效應(yīng);然后根據(jù)解析表達(dá)式

4、從理論上分析了組成樣品原子量,樣品厚度,入射電子束波長(zhǎng),垂直入射束方向的點(diǎn)陣平面間距以及原子柱中原子的分布等因素影響高級(jí)勞埃帶效應(yīng);最后用計(jì)算結(jié)果證明了上述結(jié)論的正確性.解析公式是一個(gè)普適公式,原則上,它可用于束傾斜,樣品傾斜等多種成像條件下的計(jì)算.我們把此電子動(dòng)力學(xué)衍射理論公式和多層法對(duì)照,模擬計(jì)算了電子束沿晶帶軸方向偏離不同角度入射時(shí)的出射面波函數(shù)的相位分布.證實(shí)了該解析表達(dá)式確實(shí)可適用于束傾斜情況.由于實(shí)際操作電子顯微鏡時(shí),入射束