Entwicklung spezieller quantitativer Messverfahren für die hochauflösende Transmissionselektronenmikroskopie:
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Format: | Abschlussarbeit Buch |
Sprache: | German |
Veröffentlicht: |
Berlin
Mensch und Buch Verlag
2017
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ABSTRACT III
INHALTSVERZEICHNIS V
1 EINLEITUNG 1
1 GRUNDLAGEN 5
2 AUFBAU UND EIGENSCHAFTEN EINES TRANSMISSIONSELEKTRONENMIKROSKOPES 7
2.1 ABBILDUNG MIT
ELEKTRONEN...............................................................................................
7
2.1.1 ELEKTRONEN ALS
SONDE............................................................................................
7
2.1.2 BESCHREIBUNG DER ELEKTRONENAUSBREITUNG IN PARAXIALER N AE H E RU N
G
...................
8
2.1.3 FUNKTION VON
ELEKTRONENLINSEN..........................................................................
8
2.1.4 LINSENABERRATIONEN UND DEREN BESCHREIBUNG
.....................................................
9
2.2 AUFBAU UND FUNKTION EINES TRANSMISSIONSELEKTRONENMIKROSKOPES
................................
11
2.3 EIGENSCHAFTEN DER EINZELNEN B A U TE ILE
................................................................................
14
2.3.1
ELEKTRONENQUELLE..................................................................................................
14
2.3.2 KONDENSORSYSTEM
...............................................................................................
15
2.3.3 P R O B E
....................................................................................................................
16
2.3.4 A BBILDUNGSSYSTEM
...............................................................................................
16
2.3.5 D ETEK TO RE N
...........................................................................................................
16
3 MATHEMATISCHE BESCHREIBUNG DER BILDENTSTEHUNG UND SIMULATIONSMETHODEN
17
3.1 ELASTISCHE, KOHAERENTE ABBILDUNG
.................................................................. 17
3.1.1 QUELLE UND KONDENSORSYSTEM
.............................................................................
17
3.1.2 ELASTISCHE WECHSELWIRKUNG MIT DER PROBE IM MULTISLICE-FORMALISMUS
.............
18
3.1.3 A BBILDUNGSSYSTEM
...............................................
20
3.1.4 CHARAKTERISTIKA DER D ETEKTOREN
..........................................................................
20
3.2 EINBEZIEHUNG VON RAEUMLICHER UND ZEITLICHER
INKOHAERENZ................................................ 21
3.2.1 RAEUMLICHE
INKOHAERENZ..........................................................................................
21
3.2.2 ZEITLICHE IN K O H AEREN
Z.............................................................................................
22
3.3 EINBEZIEHUNG VON INELASTISCHER STREUUNG IN DER PROBE
................................................ 22
3.3.1 ABSORPTIVE POTENTIALE UND DEBYE-WALLER-DAEMPFUNG
....................................... 22
3.3.2 FROZEN-PHONON/FROZEN-LATTICE-VERFAHREN
......................................................... 24
3.4 UMSETZUNG DER MATHEMATISCHEN BESCHREIBUNG IN SIMULATIONEN DURCH
STEMSIM . . . 25
3.4.1 ERSTELLUNG DER SUPERZELLE, DER ATOMAREN POTENTIALE UND S LIC E S
.........................
25
3.4.2 BERECHNUNG DER SONDENWELLENFUNKTION UND SIMULATION DER
PROBENINTERAKTION 26
3.5 BEUGUNGSBILDENTSTEHUNG IN ERSTER BORNSCHER N AEH ERU N G
................................................ 26
4 QUANTITATIVE AUSWERTUNG VON HAADF-STEM-AUFNAHMEN 31
4.1 ERSTELLUNG VON REFERENZDATEN AUS SIM
ULATIONEN............................................................ 31
4.1.1 BESTIMMUNG DER
DETEKTORSENSITIVITAET..................................................................
31
4.1.2 ERSTELLUNG VON REFERENZTAFELN (C T -M
ATRIZEN)................................................... 33
4.2 ATOMSAEULENAUFGELOESTE AUSWERTUNG EXPERIMENTELLER DATEN
.......................................... 33
4.2.1 NORMIERUNG DER D A TE N
..........................................................................................
34
4.2.2
VORONOI-ZELLEN-AUSWERTUNG.................................................................................
34
4.2.3 DICKENBESTIMMUNG DURCH H
INTERGRUNDANPASSUNG............................................. 35
II EINFLUSS VON SIMULATIONSMETHODEN UND MIKROSKOPCHARAKTERISTIKA AUF DIE
GENAUIGKEIT VON SIMULATIONEN 37
5 VERGLEICH VON EXPERIMENTELLEN AUFNAHMEN MIT SIMULATIONEN BEZUEGLICH
ABSOLUTEN
KONTRASTES UND INTENSITAET FUER CTEM 39
5.1 DAS
STOBBS-FAKTOR-PROBLEM.............................................................................................
39
5.2 ALTERNATIVE MOEGLICHKEITEN ZUR BERUECKSICHTIGUNG VON
INKOHAERENZ................................. 40
5.2.1 TRANSMISSIONSKREUZKOEFFIZIENTEN
........................................................................
40
5.2.2 KOHAERENTE
ENVELOPPEN..........................................................................................
42
5.3 EXPERIMENTELLE MESSUNG DER M
ODULATIONSTRANSFERFUNKTION.......................................... 43
5.4 MESSUNG VON PROBENDICKE UND -ORIENTIERUNG AUS PUNKTBEUGUNGSBILDERN
(PBED) . . 46
5.5 BESTIMMUNG VON BILDKONTRASTEN UND EINFLUSS VON R
AUSCHEN....................................... 46
5.6 PUBLIKATION I:
VERGLEICH VON INTENSITAET UND ABSOLUTEM KONTRAST IN SIMULIERTEN UND
EXPERIMENTELLEN
HOCHAUFLOESENDEN TRANSMISSIONSELEKTRONENMIKROSKOPISCHEN BILDERN FUER
UNTERSCHIEDLICHE
MULTISLICE-SIMULATIONSMETHODEN.......................................................................................
48
6 ABWEICHUNGEN DES REALEN MIKROSKOPES VOM IDEALEN GERAET UND DEREN
AUSWIRKUNG
AUF QUANTITATIVE STEM-MESSUNGEN 57
6.1 EINFLUSS VON UNGENAUIGKEITEN BEI SIMULATION UND MESSUNG AUF DIE
AUSWERTUNG . . . 57
6.2 AUFBAU UND FUNKTION DER HAADF-DETEKTORHARDWARE
................................................ 59
6.2.1 SZINTILLATOR UND
LICHTLEITER...................................................................................
59
6.2.2 PHOTOMULTIPLIER, VERSTAERKER UND A /D -W AN D
LER................................................ 60
6.3 PUBLIKATION II:
EFFEKTE INSTRUMENTELLER UNVOLLKOMMENHEITEN AUF QUANTITATIVE
RASTERTRANSMISSIONS
ELEKTRONENMIKROSKOPIE
.....................................................................................................
62
III ENTWICKLUNG SPEZIELLER MESSVERFAHREN 79
7 UNTERSUCHUNG VON KOMPOSITIONELLER HOMOGENITAET IN
ALUMINIUM-INDIUM-GALLIUMNITRID 81
7.1 ALINGAN ALS QUATERNAERER
HALBLEITER................................................................................
81
7.1.1 VERWENDUNG IN OPTOELEKTRONISCHEN BAUTEILEN
..................................................
82
7.1.2 BEDEUTUNG DER KOMPOSITIONEILEN HOMOGENITAET
..................................................
84
7.1.3 MOEGLICHE PHASENSEPARATION IN A LIN G A N
...........................................................
84
7.2 ENERGIEDISPERSIVE ROENTGENSPEKTROSKOPIE (E D X )
...........................................................
86
7.2.1 FUNKTIONSWEISE VON EDX
...................................................................................
86
7.2.2 CLIFF-LORIMER- AUSW
ERTUNG...................................................................................
87
7.2.3 ORTSAUFLOESUNG DURCH STEM-BELEUCHTUNG
...........................................................
88
7.3 ATOMSONDENTOMOGRAPHIE (APT)
...................................................................................
88
7.4 PHOTOLUMINESZENZSPEKTROSKOPIE ( P L )
.............................................................................
89
7.5 STATISTISCHE T E S TS
..............................................................................................................
90
7.5.1
CHI-QUADRAT-ANPASSUNGSTEST.............................................................................
91
7.5.2
KOLMOGOROW-SMIRNOW-LILLIEFORS-ANPASSUNGSTEST................................................
91
7.5.3 KOLMOGOROW-SMIRNOW-ZWEISTICHPROBENTEST
........................................................
93
7.5.4 F-TEST UND B
ARTLETT-TEST......................................................................................
93
7.6 PUBLIKATION III:
HOMOGENITAET UND KOMPOSITION VON ALINGAN -
EINE NANOSTRUKTURSTUDIE MIT UNTERSCHIEDLICHEN SONDEN
...............................................
94
8 MESSUNG ELEKTRISCHER FELDER AUS DEM MITTLEREN IMPULSUEBERTRAG 103
8.1 KONVENTIONELLER DIFFERENTIELLER PHASENKONTRAST (D P C
)......................................................103
8.2 DAS
S-ZUSTANDS-MODELL........................................................................................................
104
8.2.1 EIGENFUNKTIONEN DES PROBLEMS
...............................................................................104
8.2.2 BESTIMMUNG DER EIGENZUSTAENDE MIT DER METHODE IMAGINAERER Z E IT
..................
105
8.2.3 BESCHRAENKUNG AUF EINEN S -Z
USTAND.....................................................................108
8.3 PUBLIKATION IV:
MESSUNG ATOMARER ELEKTRISCHER FELDER DURCH DIE QUANTENMECHANISCHE
INTERPRETATION
VON ELEKTRONENBEUGUNG
......................................................................................................108
8.4 ERGAENZENDES MATERIAL ZU PUBLIKATION I V
...........................................................................118
8.5 PUBLIKATION V:
MESSUNG ATOMARER FELDER UND LADUNGSDICHTEN AUS DEM MITTLEREN
IMPULSUEBERTRAG
MITHILFE VON
RASTERTRANSMISSIONSLEKTRONENMIKROSKOPIE...................................................128
9 AUFLOESUNGS- UND PRAEZISIONSVERBESSERUNG DURCH INKOHAERENTE ABBILDUNG MIT
DEM
ISTEM-VERFAHREN 149
9.1 DER FORMALISMUS DER WECHSELSEITIGEN I N TE N S ITAE
T...............................................................149
9.2 RELATION VON CTEM, STEM UND ISTEM UEBER DAS REZIPROZITAETSPRINZIP
.....................
151
9.2.1 REZIPROZITAETSBEZIEHUNG ZWISCHEN CTEM UND S T E M
...........................................
151
9.2.2 AEQUIVALENZ ALLER DREI M
ODI.......................................................................................152
9.3 PUBLIKATION VI:
KONVENTIONELLE TRANSMISSIONSELEKTRONENMIKROSKOPISCHE ABBILDUNG JENSEITS
VON BEU
GUNGSBEGRENZUNG UND INFORM ATIONSLIM
IT...........................................................................154
9.4 ERGAENZENDES MATERIAL ZU PUBLIKATION V I
...........................................................................160
10 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 167
ANHANG 173
A BEWEIS DES REZIPROZITAETSPRINZIPS FUER
TRANSMISSIONSELEKTRONENMIKROSKOPISCHE AN
WENDUNGEN 173
A.L PUBLIKATION VII:
REZIPROZITAETSBEZIEHUNGEN IN DER TRANSMISSIONSELEKTRONENMIKROSKOPIE -
EINE RIGOROSE
H
ERLEITUNG..............................................................................................................................174
B DARSTELLUNG DES EIGENANTEILS AN DEN EINGEBUNDENEN PUBLIKATIONEN 181
C LISTEN EIGENER PUBLIKATIONEN 185
ABKUER
ZUNGS VERZEICHNIS
193
SYMBOLVERZEICHNIS 195
ABBILDUNGSVERZEICHNIS 197
LITERAT UR VERZEICHNIS 199
DANKSAGUNG 207
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