Nan rechèch sou epitaksi semi-kondiktè, eterojonksyon fim mens-, kontwòl dislokasyon, ak oksid fonksyonèl, souch se pa sèlman yon fenomèn segondè ki parèt pandan kwasans estriktirèl ak evolisyon; pito, li se yon paramèt fizik fondamantal ki detèmine dirèkteman estrikti gwoup sistèm nan, konpòtman polarizasyon, karakteristik transpò konpayi asirans, ak estabilite koòdone. Enpòtans ki genyen nan mezi souch nan sistèm mikwoskopi elektwonik transmisyon manti nan kapasite li nan avanse karakterizasyon estriktirèl soti nan obsève aranjman atomik nan dekri quantitative distorsyon lasi.
Pami metòd sa yo, analiz de faz jeyometrik (GPA) 1 kanpe kòm youn nan teknik analiz souch imaj ki pi klasik ak lajman itilize ki baze sou imaj-. Li pèmèt ekstraksyon deformasyon lasi lokal yo ak rekonstriksyon de-deplasman ak deformasyon jaden ki soti nan imaj segondè -rezolisyon mikwoskospi elektwonik transmisyon (HRTEM) oswa mikwoskospi elektwonik transmisyon eskanè gwo -angul anile fè nwa- jaden (STEM-HAADF) analiz nan semi-conducteurs patikilyèman apwopriye pou analiz semi-conducteurs lokalize.
Prensip mezi GPA pou deteksyon souch
Konsèp fondamantal GPA se nan itilize peryodik bann lasi nan yon modèl lasi pou chwazi eleman frekans ki koresponn ak refleksyon Bragg espesifik nan espas Fourier, epi answit retire enfòmasyon deplasman lasi nan faz jeyometrik yo¹. Entansite imaj TEM ki gen gwo -rezolisyon yon kristal ki gen tout deformasyon-ki ka eksprime kòm yon seri Fourier.
nan mitan
Kote Ag vle di anplitid eleman Fourier sa a epi Pg reprezante faz li. Pou kristal ki montre deformasyon lokal yo, relasyon ki genyen ant faz jeyometrik Pg(r) ak chan deplasman u(r) ka eksprime jan sa a:
Se poutèt sa, kat faz ki koresponn ak yon sèl plas diffraction sèlman reprezante pwojeksyon jaden deplasman an sou direksyon vektè resipwòk sa a; lè w chwazi de vektè resipwòk endepandan ki pa-kolineyè, yo ka rekonstwi jaden deplasman de-dimansyon yo. Plis kalkil nan dérivés espasyal nan jaden an deplasman bay tensor gradyan deplasman an, ki gen eleman simetrik koresponn ak tensè a souch ak eleman antisimetri li yo wotasyon lokal lasi. Metòd GPA pou kalkile souch pa dirèkteman konte sou konstan lasi men premye rekonstwi deplasman lokal yo anvan derive jaden an souch soti nan jaden an deplasman.
Nan pwosesis done pratik, analiz GPA anjeneral enplike nan chwazi yon rejyon referans nan menm imaj la ki pi pre ke posib nan yon souch -zòn gratis-yon rejyon kristal omojèn ki lwen defo oswa koòdone-pou defini lasi referans la. Lè sa a, yo konpare chanjman faz rejyon sib la konsènan lasi referans sa a pou jwenn distribisyon souch lokal la. Metòd sa a ofri plizyè avantaj: yon workflow enfòmatik byen etabli, gwo adaptabilite nan imaj lasi regilye, ak kapasite pou bay paramèt ansanm tankou εxx, εyy, εxy, ak wotasyon lokal yo, ki fè li patikilyèman apwopriye pou analize epitaxial move aliyman, konsantrasyon souch tou pre nwayo dislokasyon, ak estrikti nan dislokasyon nan lasi. Sepandan, rezilta GPA yo trè depann sou bon jan kalite D, gwosè mask Fourier, kondisyon echantiyon, ak seleksyon rejyon referans. Pi gwo mask jeneralman bay pi wo rezolisyon espasyal men ogmante sansiblite bri; pi piti mask yo pwodwi rezilta pi dous men mwayèn soti detay lokal yo. Pandan pwosesis done yo, yo bay priyorite de (-) tach Bragg fò ki pa kolinye ak endis ki ba ak gwo rapò siyal-a-bri. Yo aplike yon mask sikilè ki gen gwosè apwopriye pou kenbe sib sa yo, ki te swiv pa yon transfòmasyon Fourier envès pou jwenn kat distribisyon faz ki koresponn ak vektè lasi envès yo.
Anjeneral, chèchè yo sèvi ak metòd GPA pou analize kantite dislokasyon ki pa adapte yo toupre koòdone nan imaj HRTEM yo. Atravè plis analiz de dislokasyon koòdone obsève, konklizyon quantitative yo ka trase konsènan fason debwatman soulaje souch, limit enfliyans souch, ak si jaden an souch konfòm ak modèl teyori elastik. Avèk pwogrè nan teknik koreksyon aberasyon yo, GPA te pwolonje soti nan HRTEM konvansyonèl yo rive nan STEM-HAADF atomik-imaj rezolisyon. Konpare ak modèl franj lasi TEM, imaj STEM-HAADF yo montre rezolisyon kontras elemantè amelyore, pi gwo entèpretasyon pou materyèl milti-konpozan ak koòdone konplèks, epi yo byen-apwopriye pou detèminasyon egzak pozisyon kolòn atomik nan koòdone eterojèn, supèrlatik, ak semi-conducteurs milti-kouch.
Ka etid sou analiz souch
Ka 1: Analiz souch taye taye lasi lokal nan eksperyans koube nan-situ nan Ni Nanofil
Nan -situ TEM koube eksperyans nan Ni nanofil yo, analiz GPA nan done HRTEM rezolisyon atomik-revele distribisyon atomik -echèl la nan tansyon taye lasi lokalize nan nanofil yo, jan yo montre nan Figi 1(2). Rejyon bwat jòn nan Figi 1(a) sèvi kòm zòn referans zewo-tansyon, pandan y ap Figi 1(b) montre distribisyon GPA-shear souch εxy. Des souch quantitative extraits de trase sa a illustré nan figi 1(c): tansyon taye a ogmante progressivement de 0% pou environ 35% de goch a dwat, korespondan sa ki lakòz ang kristal {111} plan pou monte kontinyèlman de 70.5 degre (nan èstrikti FCC) pou anviwon 109 degre. Pa gen okenn dislokasyon enpòtan yo te obsève pandan pwosesis sa a, plis konfime ke deformation prensipalman soti nan debwatman -gratis taye lasi kontinyèl. Apre -lage souch, analiz GPA nan imaj HRTEM (Figi 1(d–f)) te demontre ke valè souch tounen nan nivo ki ba nan pifò rejyon eksepte tou pre nwayo debwatman. Sa a konfime ke nanowire a montre sibstansyèl, kontinyèl, ak lokalize retabli deformation taye lasi anba kondisyon konplèks estrès koube.