【摘要】 随着在扫描透射电子显微镜(STEM)中加入球差(Cs)校正器，一埃尺度的电子探针现在成为常规，人们可以通过高角度环形暗场(HAADF)成像来分辨原子数(Z)对比，主要是声子散射电子(热扩散散射，TDS)超过布拉格衍射角。

揭示结构细节与物理性质之间的相关性仍然是材料研究中的一个突出问题[1]。了解原子柱分辨率下的化学信息对实现这一目标至关重要，这对科学家在空间和光谱上识别原子柱提出了巨大的挑战。

 

随着在扫描透射电子显微镜(STEM)中加入球差(Cs)校正器，一埃尺度的电子探针现在成为常规，人们可以通过高角度环形暗场(HAADF)成像来分辨原子数(Z)对比，主要是声子散射电子(热扩散散射，TDS)超过布拉格衍射角。同时，Cs校正大大增加了STEM探针电流，提高了光谱信噪比，从而为原子柱分辨率的分析工作开辟了广阔的机会。

 

事实上，Cs校正STEM在原子柱分辨率下的化学作图与电子能量损失谱(EELS;例如STEM-EELS)，通过非弹性核能级激发表征原子物种的化学信息。然而，在某些情况下，STEM-EELS的化学映射可能不是直观的，例如观察到的化学对比反转是给定原子列上给定EELS边缘损失能量的函数，以及来自相邻原子列和化学不同原子列的EELS信号的混合，尽管已经有明确的映射报道。

 

Chu等人[2]报告了另一种在原子柱分辨率下使用STEM与能量色散x射线光谱(EDX;即STEM-EDX)，它收集作为探针位置函数的特征x射线，而不是在STEM-EELS中获得的非弹性散射电子。在STEM-EDX图谱中，原子柱和化学信息之间的直接联系是在STEM-EDX和STEM-EELS的电离相互作用背景下讨论的，其中考虑了样品中的动态电子通道和非弹性事件的有效电离势。这种STEM-EDX制图技术是出乎意料的，因为EDX通常被认为是大宗化学表征的工具。

 

[1] J. P. Buban et al. ,Grain Boundary Strengthening in Alumina by Rare Earth Impurities.Science311,212-215(2006).

[2] Chu M W , Liou S C , Chang C P ,et al.Emergent Chemical Mapping at Atomic-Column Resolution by Energy-Dispersive X-Ray Spectroscopy in an Aberration-Corrected Electron Microscope[J].Physical Review Letters, 2010, 104(19):196101.

 

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