电子叠层衍射揭示的自支撑氧化物薄膜原子级粗糙度

自支撑氧化物薄膜在将奇异量子功能与半导体技术集成方面具有巨大潜力。然而，其性能受到由悬挂键引起的表面粗糙度和界面缺陷的严重限制，这些缺陷破坏了相干相互作用并抑制了异质界面处的量子现象。为了应对表面和界面结构表征的挑战，我们开发了一种计量学方法，利用从多层电子叠层衍射重建的三维结构，实现了对超薄氧化物异质结构内自由表面和埋藏界面形貌的原子级精度映射。该方法还能沿电子显微镜中的电子轨迹计数原子数量，甚至包括氧等轻元素，从而识别氧化物薄膜的表面终止。平面测量几何结构允许大视场成像，提供了关于自支撑薄膜中原子级结构不均匀性的极其丰富的信息和高统计量。这种定量分析为将结构缺陷与量子器件性能关联提供了前所未有的能力，为下一代氧化物电子学中稳健异质界面的工程设计提供了关键见解。