Accurate modeling of high angle electron scattering

Datum: 19 september 2014

Locatie: UAntwerpen - Campus Groenenborger - Lokaal U0.24 - Groenenborgerlaan 171 - 2020 Antwerpen

Tijdstip: 16 uur

Organisatie / co-organisatie: Departement Fysica

Promovendus: Ivan Pedro Lobato Hoyos

Promotor: Prof. dr. Dirk Van Dyck

Korte beschrijving: Doctoraatsverdediging Ivan Pedro Lobato Hoyos - Faculteit Wetenschappen, Departement Fysica



Abstract

In dit proefschrift werd een accurate modellerings techniek uitgewerkt voor het beschrijven van de elektronen verstrooiïng over grote hoeken. Die kan worden toegepast op verschillende modellen zoals de atomaire verstrooïngsfactoren, het verdelen van de atomaire potentiaal in dunne laagjes, en de elektron-phonon interactie. Speciale aandacht werd besteed aan de accurate modellering van de atomaire verstrooingsfactorabn waarbij op een zelfconsistente manier rekening werd gehouden met de werkelijke fysische randvoorwaarden die gelden in de omgeving van de atoomkern waar de elektrostatische potentiaal erg groot is. 

Geavanceerde hoge-resolutie transmissie elektronen microscopie (HREM) is geëvolueerd naar een zeer krachtige techniek die in staat is om sub-Angstrom resoluties te bereiken zowel in TEM als in STEM en waarbij de verkregen data steeds meer kwantitatief en precies worden. De ontwikkeling van een monochromator veduceert de energiespreiding van de elektronen tot het milliivolt gebied waardoor de chromatische aberratie drastisch wordt gereduceerd en de bundel coherentie wordt vergroot.

Zulke energiefilter biedt de mogelijkheid pom de energie te selecteren van de elektronen waarmee het beeld of het diffractiebeeld worden gevormd. De Cs corrector laat toe de sferische aberratie van de objektief lens te corrigeren en de resolutie in het sub-Angstrom bereik te duwen. Maar ondanks al deze instrumentele verbeteringen is het nodig om het experimentele werk aan te vullen met numerieke simulaties waarbij zowel de kwantummechanische beschrijving van de elektron-specimen interactie als de actie van de lenzen in rekening wordt gebracht.Daartoe zijn simulatie methodes nodig waarmee al deze effecten met vergelijkbare precisie numeriek kunnen worden beschreven.

In het verleden, toen de resolutie van de microscoop nog niet het sub-Angstrom gebied bereikte werd de verstrooiïng van de elektronen over grote hoeken onbelangrijk geacht. Dararom werden de modellen voor de atomaire verstrooiïngfacstoren slechts berekend tot een spatiale frequentie van enkele reciproke Angstrom. Maar bij de verbeterde resolutie r is die benadering ontoereikend geworden. voor numerieke berekeningen. Sterker nog, omdat het elektron ook de elektrostatische potentiaal dacht bij de kern van het atoom voelt is de verstrooiïng bij grote hoeken sterker dan voorheen algemeen was aangenomen.