揭示光电子菊池衍射的精细结构与能量驱动转变
材料科学
2025-05-05 v2
摘要
菊池衍射的复杂精细结构在探测功能材料的相变和应变分布中起着至关重要的作用，特别是在电子显微镜中。除了这些应用之外，它在高光子能量下的光电子能谱（PES）中也被证明是必不可少的，有助于解开复杂的角分辨PES数据并实现发射体位点特异性研究。然而，在光电子衍射（PED）中检测和分析这些丰富的微弱结构，特别是在硬X射线区域，仍然极具挑战性，只有有限数量的模拟成功再现了这些图案。菊池图案的强能量依赖性进一步使其解释复杂化，需要先进的理论方法。为了增强结构分析，我们通过模拟Ge(100)和Si(100)的芯能级发射，对精细衍射图案及其随能量的演变进行了全面的理论研究。使用多重散射理论和完全相对论性一步光电子发射模型，我们模拟了不同动能（106 eV - 4174 eV）下各种芯能级的微弱图案网络，避免了基于簇的方法中固有的簇大小收敛问题。通过非弹性散射处理讨论了图案的展宽。首次在Si(100) 1s的角分布中观察到并成功再现了圆二色性，揭示了高达31%的详细特征和不对称性。值得注意的是，我们成功复现了实验体相和更具“表面敏感性”的衍射特征，进一步验证了我们模拟的稳健性。结果与使用圆偏振辐射获得的实验数据表现出显著的一致性，证明了该方法在推进高能PES研究方面的潜力。
引用
@article{arxiv.2504.14758,
title = {Unveiling Fine Structure and Energy-driven Transition of Photoelectron Kikuchi Diffraction},
author = {Trung-Phuc Vo and Olena Tkach and Aki Pulkkinen and Didier Sebilleau and Aimo Winkelmann and Olena Fedchenko and Yaryna Lytvynenko and Dmitry Vasilyev and Hans-Joachim Elmers and Gerd Schonhense and Jan Minar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.14758},
year = {2025}
}