序贯倾转四维扫描透射电子显微术实现高精度动量分辨场分布测绘

《Microscopy and Microanalysis》：Sequential Tilting 4D-STEM for Improved Momentum-Resolved STEM Field Mapping

本研究针对动量分辨扫描透射电镜（MRSTEM）在纳米至亚微米尺度场测量中易受衍射条件干扰的难题，开发了无需硬件改造的序贯倾转4D-STEM技术。通过采集多倾角衍射全谱数据，不仅实现了优于传统预倾转电子衍射（PED）的场测量精度，还可生成虚拟大角度会聚束电子衍射图案进行质量评估，为功能材料界面场分析提供了创新解决方案。

　　

动量分辨扫描透射电子显微镜（MRSTEM）作为一种先进的相位衬度技术，能够实现从微米到亚原子尺度的横向电磁场测绘。该技术特别适用于解析几纳米至数百纳米范围的场分布以及材料界面处的场行为，这些微观场往往决定着器件的功能特性。然而，由于界面场强度比原子电场弱数个数量级，微小的衍射条件变化就会导致MRSTEM信号显著波动。

为部分解决这一难题，预倾转电子衍射（PED）技术通过连续倾转电子束并采集倾转平均衍射图样来提升稳定性。本文提出一种创新替代方案：对每个空间点位序贯倾转入射电子束，并分别记录全衍射图样。这种方法无需改造电镜硬件，支持自定义优化倾转路径，且通过保留各倾角原始衍射数据可获得额外信息维度。

本研究利用该技术生成了虚拟大角度会聚束电子衍射（LACBED）图样用于MRSTEM数据质量评估，并通过超越简单平均的多元数据分析显著提升了场测量精度。这种数据采集范式可广泛应用于其他四维扫描透射电镜（4D-STEM）研究领域。