做透射电镜(TEM)实验的小朋友们都有过这样的体会,带回一大堆图片,图片是知道的,只是看不懂其中的含义。还是看文献时,看到一张TEM图片时,还是头大。

小编也曾有过这样的困惑,但仔细研究之后,终于从一点都看不懂、进步到可以读懂一点,下面拿张照片分享我对这一问题的肤浅理解,或许未必正确,仅供参考,也可以鼓励自己去学习。

一、选区衍射图(TEM diffraction patterns from cross-section)

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a b c图,分别是衬底,薄膜,以及界面的电子选区衍射图(SAED) patterns

衬底和薄膜的的晶带轴(Z.A zone axis)[010] and [210]

什么是晶带轴?

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晶带轴就是同一条晶带内所有晶面和其他表面之间的交线相互平行,而其中穿过坐标原点的平行线就叫做晶带轴。晶带轴是晶带内各种晶面分布特点的指示器,常以晶带轴为晶带标志,晶带轴方向指数则是晶带指数。晶带概念在点阵中使用时,与某一点阵直线平行的全部阵点平面整体叫做晶带,点阵直线就是晶带轴。

衬底的结构示意图如下图所示

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再回到图中

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图a

晶带轴[010]之意,指图形上与纸面垂直之方向为[010],即a图形平面上法线之走向

|G(002)| 指图中000旁边的点到002旁边的点的距离

|G(200)| 指图中000旁边的点到200旁边的点的距离

|G(002)| 与(002)面间距成倒矢量关系 |G(002)| =

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其中 d(002)是(002)晶面的面间距|G(200)| 与(200)面间距成倒矢量关系 |G(200)| =其中

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d(200)为(200)个晶面之间的面间距,即由图可得晶体晶面间距。图a所测|G(02)|及|G(200)|为

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这个可以通过|G(002)| 和|G(200)|与标尺

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的长度比例来得到,通过软件可以直接量出来

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再来看看图c

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在这个图中,可以同时看到基底和薄膜的衍射点。

红色的表示衬底 橙色的表示薄膜 距离关系是

3 × |G(001)| Sb2Se3= 4 × |G(100)| mica

因为|G(hkl)| 与 d(hkl) 是成反比例关系的,所以可以写成

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然后由这些透射电镜选区衍射图获得衬底与薄膜晶格结构的有关信息和界面结构的信息。


二、透射电镜高分辨图(high-resolution TEM images HRTEM)

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图2(d)和图2(e)分别为衬底和薄膜的高分辨率透射电镜图

图2(d)中云母的垂直间距d(002) = 1.00 nm

图2(e)中Sb2Se3薄膜的垂直间距d(120) = 0.525 nm

这与前面的分析就对上了

三、结构模型图

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图f为理论原子结构模型图

理论上 Sb2Se3 d(001) = 3.98 Å mica d(100) = 5.18 Å

于是有 4 × 3.98 Å ≈ 3 × 5.18 Å 或者 15.92 Å ≈ 15.54 Å

以上,就是对一个透射电镜图片的简单分析。