无公度调制结构的像差矫正高分辨透射电子显微学研究

无公度调制结构是一种特殊的晶体结构，其平移对称性至少沿一个方向破缺。不少功能材料有无公度调制结构，且其性能与结构的调制状况密切相关。为透彻了解材料性能与结构之间关系，不仅需要测定无公度调制结构的调制波矢，还应测定其原子位置及占有率/组分的起伏。像差矫正技术的发展大大提高了电镜的点分辨本领，但因Scherzer聚焦下相位衬度份额减小，且实验过程中不太容易准确拍摄到Scherzer聚焦像，所以实验高分辨像未必反映或不真实反映被研究的结构。本项目将以最新发展的像差矫正高分辨电镜为主要实验工具，以解卷处理方法佐以赝弱相位物体近似像衬理论作为高分辨分析的主要手段，再结合无公度调制结构的高维空间理论(特别是对像进行高维对称性平均以提高实验像的质量)，详尽地研究把畸变的无公度调制结构高分辨像复原为真实结构图像的方法，目的是在原有结构测定方法的基础上，发展并建立一种更便捷可靠的测定无公度调制结构的新方法。

无共度调制结构是一种特殊的晶体结构，由于其不存在三维周期平移对称性，对其结构的研究一直是晶体学家感兴趣的问题。而如何利用透射电镜（TEM）精确测定无共度调制结构的调制函数则是电子显微学家和材料科学家关注的问题。经过三年的努力我们发展了利用有限尺寸高分辨像确定无共度调制结构调制函数的方法从而实现调制结构的精确测定，并将其应用到像差矫正电镜。同时对像差矫正电镜成像规律进行初步研究。具体成果如下：.1）借助高维空间理论结合普通电镜高分辨像和电子衍射研究了氧化物超导体Bi2Sr1.6La0.4CuO6+δ 中的无公度调制结构，确定其调制波矢并获得1埃分辨率的结构像。在此基础上发展了利用有限尺寸高分辨像确定无公度调制结构调制函数的方法，并以普通电镜获得的数据为例进行说明，这是在世界上首次利用透射电镜确定无共度调制结构的调制函数，具有重要的科学意义。.2）通过多层法动力学图像模拟发现，与正球差系数成像相反，当样品较薄时负球差系数成像时像点的尺寸随厚度增加而减小，且随着原子序数的增加而变小，可大大提高结构确定的精确性。在此基础上利用1）中发展的方法结合负球差成像技术确定了Bi2Sr1.6La0.4CuO6+δ 中的无公度调制结构的调制函数，这是首次利用像差矫正电镜精确测定无公度调制结构的调制函数。.3）对不同欠焦的正球差矫正高分辨像解卷的结果表明，当样品较厚时虽然Scherzer欠焦的高分辨像不再反映结构（即使通过解卷处理），但当偏离Scherzer欠焦时在相当大的离焦量范围内可通过解卷获得结构像。这一发现增加了正球差成像的应用范围。.综上所述，经过三年的努力本项目组圆满完成项目设立的目标，达到预期研究的结果。