层状材料的宽视场晶体取向成像

层状材料（LMs）因其在多种应用中的潜在用途而成为日益增长的研究焦点。缺陷（如双层或多层区域、孔洞、晶界、各向同性与各向异性变形等）的存在对大多数（光）电子应用有害。在此，我们提出一种装置，可将常规扫描电子显微镜转变为分析多种 LMs 结构的工具。样品下方的混合像素电子探测器能够以透射模式记录样品表面每个探针位置（二维）的二维（2d）衍射图样，从而进行 2d+2d=4d STEM（扫描透射电子显微镜）分析。其视场可达 2 mm2，同时提供 nm 级空间分辨率，能够收集关于晶粒尺寸、相对取向角、双层堆叠、应变等的统计数据，并可通过自动化开源数据分析软件进行挖掘。我们通过分析多种 LMs（如单层与多层石墨烯、氧化石墨烯和 MoS2）演示该方法，显示其在数十 nm 至 mm 尺度表征这些材料的能力。这种宽视场范围及由此产生的统计信息对 LMs 的大规模应用至关重要。