利用多层电子叠层成像揭示上转换核壳纳米颗粒的三维结构

在光子上转换核壳纳米颗粒中，结构强烈决定性能。扫描透射电子显微镜中的常规成像具有足够的分辨率来探测这些纳米颗粒的原子结构，但对比度、剂量和投影限制使得常规成像模式不足以完全表征这些结构。相位恢复方法提供了一种有前景的替代成像模式，特别是多层电子叠层成像可以恢复深度相关信息。在这里，我们使用多层叠层成像方法研究光束敏感的光子上转换核壳纳米颗粒，采用低电子剂量以避免损伤。由于核和壳之间晶格参数的不匹配，这些异质结构中产生了大的应变场。我们重建了一个看似无缺陷的纳米颗粒和一个侧面有大裂缝的纳米颗粒，并通过计算每个切片的高分辨率势图像的畸变场，在3D中映射应变分布。在无缺陷的纳米颗粒中，我们观察到壳的扭曲，而在有裂缝的纳米颗粒中，我们测量了裂缝、核和位错的3D位置。这些结果突出了多层电子叠层成像在单次扫描中恢复3D信息的优势，即使在光束敏感样品的严格电子剂量要求下也是如此。