学术预告|广东省磁电物性分析与器件重点实验室学术讲座(第十期)：三维原子成像技术与层状材料研究

报告人:  田学增 研究员(中国科学院物理研究所)

题   目：三维原子成像技术与层状材料研究

地   点：bat365在线平台网站南校园550栋二楼217讲学厅

时   间：2023年10月17日 (星期二)上午10:00

主持人：张溢 副教授

报告简介：

    透射电子显微镜是研究材料微观乃至原子尺度结构性能关系的强有力工具。一般电镜成像得到的是材料在电子束方向的投影像，然而现实的材料往往包含多种缺陷、无序以及多元素混合，二维投影像无法精确获取这些信息，因此，有必要对材料内部的三维原子结构进行表征，并进行高精度原子定位和三维结构量化分析。在本次报告中，我将首先介绍近几年发展起来的基于电子显微学的三维原子断层成像方法（Atomic Electron Tomography，AET)，它可以重构出材料内部的三维原子构成，并进行高精度定位和量化分析 。进而介绍专用于层状材料研究的扫描式AET技术（sAET）。sAET 能够以皮米精度定位二维层状材料和非晶薄膜中的三维原子坐标 。之后，我将给出三个 sAET 在层状材料中的应用示例，包括 Re-doped MoS₂ 单层材料、MoS₂-WSe₂平面异质结和多层 PtTe₂ 半金属材料。我将在原子水平上展示二维材料结构和电子结构的关联研究。我们确定了许多与样品相关的三维原子结构，例如掺杂、空位和原子级褶皱，并测量了三维原子位移和全应变张量。此外，实验三维原子坐标被用作DFT的直接输入，从而将晶体缺陷与单原子水平的电子能带结构相关联。我们预计sAET将普遍适用于对二维层状材料、异质结构和薄膜的三维原子结构的研究中。

报告人简介：

    田学增研究员长期从事电子显微学与相关技术开发工作，在原位透射电镜技术发展、三维原子成像算法、计算成像定量化分析等方面进行了深入的研究。近年来，针对非周期性原子结构的探测难题，将计算成像学的前沿成果与先进的原子分辨透射电镜交叉结合，在材料结构与性能的三维原子尺度研究方面取得了一系列创新性成果：（1）发展了皮米分辨的扫描三维原子断层成像方法，可在皮米精度对材料中原子的三维亚埃尺度特征直接成像；（2）应用该技术，揭示了二维半导体中掺杂原子导致的皮米级三维原子成键特征与奇异电子态，实验发现二维异质结界面声子态的存在及其结构起源，首次揭示了范德华半导体材料天然缺陷的带隙深能级特征。近五年，申请人共发表 SCI 论文 15 篇，其中第一作者论文 3 篇，包括 1 篇 Nature Materials，1 篇 Science Advances，1 篇 Small；作为电镜计算成像合作者发表 3 篇 Nature ，1 篇 Nature Communications 等；被引 1700 余次， H-index 18。 获得基金委“面上项目”、科技部“国家重点研发计划”、中科院“稳定支 持青年团队计划”、中科院“百人计划”引才项目、中科院“百人计划”择优支持等资助。 未来拟围绕“电子显微成像方法发展与材料物理”，结合深度学习技术 以及 4D-STEM 等新型电子显微探测方法，发展高通量、高精度的多维度原子成 像方法；针对功能氧化物、辐照敏感材料、非晶态物质、量子材料等关键科 学问题进行研究。