氧化物界面与异质结构的扫描透射电子显微学研究

薄膜氧化物对材料科学家而言是无穷魅力的源泉。这些材料具有高度灵活性，可集成为几乎无限的组合，并展现出许多用于器件应用的有用功能。尽管分子束外延(MBE)和脉冲激光沉积(PLD)等精密合成技术对这些体系提供了高度控制，但理想材料与实际材料之间仍存在脱节。由于薄膜采用与其块体对应物不同的结构和化学组成，往往难以预测会出现何种性质。合成过程的复杂能量图景还受到衬底施加的非平衡生长条件以及薄膜结晶动力学和工艺变量波动的强烈影响，所有这些都可能导致与预期结果的显著偏差。本卷所述的高分辨率结构与化学表征技术，可用于验证生长模型、约束理论计算并指导材料设计。尽管存在许多表征手段，但大多为空间平均或间接方法，仅能提供对这些体系复杂行为的部分洞察。过去几十年中，扫描透射电子显微镜(STEM)因能在最高空间分辨率下同时分辨结构、化学组成和缺陷，已成为氧化物异质结构表征的基石。STEM方法是平均散射技术的重要补充，可提供所得材料的直观图像，从而指导并优化生长工艺以实现目标性质。可以说，没有其他任何技术能在单次实验中于原子尺度提供如此广泛的信息阵列。