第11章晶体薄膜衍衬成像分析.pptVIP

（一）缺陷矢量R的引入当晶体存在缺陷，晶柱会发生畸变，电子穿过后，晶柱底部衍射波振幅计算较为复杂。可引入缺陷矢量R（位移矢量）来描述畸变大小和方向。附加（缺陷）相位因子与完整晶体相比因R附加位相角αR大小：为轴线坐标z的函数。显然，rˊ＝r＋R，经计算：衍射波合成振幅：*第62页，共90页，星期日，2025年，2月5日（二）缺陷晶体的衍射衬度即在缺陷晶体衍射振幅中出现一个附加位向因子R。缺陷矢量R附加（缺陷）相位因子完整晶体相位因子缺陷区完整区因两区域衍射强度不同，则在衍衬图像中显示反映出晶体缺陷的衬度。*第63页，共90页，星期日，2025年，2月5日第七节晶体缺陷分析*第64页，共90页，星期日，2025年，2月5日衍衬运动学简介衬度：指像平面上各像点强度（亮度）差别。TEM中衍射衬度图像：入射电子束透过薄晶样后，样品内各部位透射电子束（衍射束）强度差别在像平面上的反映。*第30页，共90页，星期日，2025年，2月5日衍射衬度图像的解释：需考虑晶体的成分、结构、厚度、位向、相组成及缺陷等。对衍射强度的影响，即“衍射衬度理论”的任务。*第31页，共90页，星期日，2025年，2月5日衍衬运动学简介衍衬理论所要处理的问题：分析入射电子波在晶体内受散射过程，计算样品底面对应于各物点处的透射束和衍射束的波振幅、强度分布，这即求出了衍衬图像的衬度分布。揭示晶体中某一特定结构细节的图像衬度特征；反过来，把实际观察到的衍衬图像与一定的结构特征联系起来，加以分析和判断。*第32页，共90页，星期日，2025年，2月5日衍衬运动学简介薄晶电子衍射衬度图像解释：按是否考虑晶体内透射束及衍射束间的相互作用可分为：衍衬运动学和衍衬动力学理论。①衍衬运动学理论：不考虑透射波与衍射波间的相互作用。认为：电子束进入样品后，随深度增大，透射束不断减弱，而衍射束不断加强。它是一种相当近似的理论。衍衬运动学理论：简单明了，物理模型直观。可定性解释TEM中大多数衍衬现象及衍衬图像的形成原因。*第33页，共90页，星期日，2025年，2月5日衍衬运动学简介②衍衬动力学理论：考虑透射波与衍射波间的相互作用。认为：随电子束深入，透射束和衍射束强度是交替变化的。因衍射束易发生再次衍射（动力学衍射），使得衍射束强度分析和计算较复杂。电子衍射强度不能用于结构分析。衍衬动力学理论：可较严密分析与计算电子衍射束强度，比运动学理论能更准确地解释薄晶衍衬效应。但其数学推导繁琐，物理模型抽象。*第34页，共90页，星期日，2025年，2月5日一、衍衬运动学理论的基本假设*第35页，共90页，星期日，2025年，2月5日一、衍衬运动学理论的基本假设（1）一、运动学理论有两个基本假设及实现的途径：①不考虑衍射束和入射束间相互作用：（两者间无能量交换）当衍射束强度﹤﹤入射束强度时，此条件可满足。实现途径：使晶体处较大偏离θB位向（S大），以避免产生强衍射。②入射电子在样品内只可能受到不多于一次的散射：即不考虑电子束通过晶体样品时引起的多次反射和吸收。实现途径：晶体样品要足够薄，以减少电子受多次散射和吸收。*第36页，共90页，星期日，2025年，2月5日一、衍衬运动学理论的基本假设（2）要满足这两个基本假设：①不考虑衍射束和入射束间相互作用。②入射电子在样品内只可能受到不多于一次的散射。实际上是有困难。其原因：1.原子对电子的散射很强烈，散射波不会很弱；2.晶体较大偏离θB位向（S大），虽衍射束较弱，对应倒易点偏离爱瓦尔德球面，但附近另一些倒易点又将靠近球面。3.样品越薄、其倒易杆拉长，更易产生强烈衍射。*第37页，共90页，星期日，2025年，2月5日一、衍衬运动学理论的基本假设（3）满足两个基本假设后，为简化计算，采用两近似处理方法：①近似双光束条件：双光束条件：电子束透过薄晶后，只存在透射束和一束较强衍射束，其它衍射束较大偏离θB，其强度可视为零。近似处理：此较强衍射束的晶面位向接近θB，但不是精确满足θB。（有一偏离矢量S）。*第38页，共90页，星期日，2025年，2月5日一、衍衬运动学理论的基本假设（3）此近似假设目的有二：1.存在一个偏离矢量S：虽存在一较强衍射束，但其衍射束强度远比透射束弱，以保证它们之间无能量交换。2.双光束