通过电子显微镜对晶体表面重构动力学进行原位实空间成像
材料科学
2016-12-21 v1
摘要
晶体表面对周围环境敏感，表面原子因断键而重构以最小化表面能。在许多情况下，表面会表现出与体相独特的化学性质。这些差异至关重要，因为它们控制着反应并介导薄膜生长。对于复杂氧化物尤其如此，其中某些终止晶面是极性的并具有净偶极矩。对于极性终止面，表面原子的重构是避免所谓极性灾难的核心机制。这增加了重构的复杂性，因为除了温度和分压等标准热力学参数外，电荷极化和化学计量比也决定着最终的表面状态。在此，我们利用截面像差校正扫描透射电子显微镜（STEM），在高达 900°C 的温度下对极性 SrTiO3 (110) 表面进行了直接的原位测定。在这些条件下，我们观察到多种表面结构共存，并随温度变化而改变。随着样品温度降低，重构表面因与衬底的热失配而演变。在这些表面结构中发现了类似于位错的周期性缺陷，它们起到缓解失配应力的作用。将 STEM 观察和电子能谱与密度泛函理论相结合，我们发现了晶格失配与电荷补偿共同作用的稳定化机制。除了对这些复杂重构的表征之外，我们还建立了一个通用框架，开辟了一条同时研究单晶表面和近表面区域随环境变化的新途径。
引用
@article{arxiv.1606.01224,
title = {In-situ real-space imaging of crystal surface reconstruction dynamics via electron microscopy},
author = {Weizong Xu and Preston C. Bowes and Everett D. Grimley and Douglas L. Irving and James M. LeBeau},
journal= {arXiv preprint arXiv:1606.01224},
year = {2016}
}