【摘要】：納米科學(xué)自上世紀(jì)被提出以來已經(jīng)取得了豐碩的成果,這離不開電子顯微鏡技術(shù)的不斷發(fā)展。近年來,二維材料因?yàn)槠湫缕娴奈锢硖匦远玫窖芯空邆儚V泛的關(guān)注,本課題以二維材料為切入點(diǎn),圍繞定量電子顯微鏡學(xué)完成了兩部分工作。第一部分:層厚對(duì)于二維材料的物理性質(zhì)有著重要影響,尤其是單原子層厚的二維材料,我們提出了一種定量電子衍射的方法,確定了單原子層厚的二硒化錸及其在垂直方向上的晶體學(xué)取向,這對(duì)于各向異性的器件的表征也有重要影響;第二部分:原子級(jí)分辨的電子顯微圖像能提供原子尺度上的微觀信息,但是缺乏在相對(duì)宏觀尺度上的統(tǒng)計(jì)信息,為了能夠高效和準(zhǔn)確地分析這兩個(gè)不同尺度上的信息,我們開發(fā)了一套圖像處理程序,基于數(shù)據(jù)科學(xué)中的工具,實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化地統(tǒng)計(jì)原子級(jí)分辨圖像中原子的分布情況,最后得到原子局域晶體學(xué)環(huán)境的信息。在目前對(duì)層狀二維材料的研究中,與石墨烯,六方氮化硼和二硫化鉬等六方結(jié)構(gòu)材料相比,低對(duì)稱性二維材料在各向異性器件中的應(yīng)用中顯示出了巨大的潛力。體相的二硒化錸屬于空間群P1,是畸變的碘化鎘結(jié)構(gòu),即低對(duì)稱性的三斜晶系。這里我們提出了一種基于定量電子衍射的方法,用來區(qū)分二硒化錸的單層與多層,同時(shí)還確定了單層的兩種不同垂直取向。從我們的原理出發(fā),該方法也可以應(yīng)用于其他低對(duì)稱性晶系,包括三斜晶系和單斜晶系,只要它們滿足單胞的第三個(gè)基矢量不垂直于它們的基底平面。我們從實(shí)驗(yàn)結(jié)果上,很好地印證了運(yùn)動(dòng)學(xué)電子衍射理論和多層法模擬的推斷。最后,我們討論了該方法對(duì)其他二維材料的推廣,例如石墨烯。隨著電子顯微鏡成像技術(shù)的不斷發(fā)展,分辨率的不斷提升,原子尺度的結(jié)構(gòu)和功能數(shù)據(jù)的采集越來越普遍。這些數(shù)據(jù)為我們提供了豐富的信息,例如功能表征中應(yīng)用的高維度的譜學(xué)數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)表征中原子的位置、種類、排列等信息,為了分析這些復(fù)雜和海量的數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)科學(xué)將在后期實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析中發(fā)揮越來越重要的作用。原子級(jí)分辨的掃描透射電子顯微鏡直接反映了二維材料的原子結(jié)構(gòu)信息,特別適合用來表征摻雜的過渡族金屬硫族化合物,為了從圖像中高效地提取信息,我們開發(fā)了一套圖像處理程序,用來確定合金化二維材料中的原子位置和種類,并在此基礎(chǔ)上分析原子的局域環(huán)境,并計(jì)算合金化程度。
[Abstract]:Nano-science has made great achievements since it was put forward in the last century, which can not be separated from the development of electron microscope technology. In recent years, two-dimensional materials have been widely concerned by researchers because of their novel physical properties. In this paper, two parts of work have been completed by using two-dimensional materials as a breakthrough point and focusing on quantitative electron microscopy (QEM). The first part: layer thickness has an important influence on the physical properties of two-dimensional materials, especially for two-dimensional materials with single atomic layer thickness. We propose a method of quantitative electron diffraction. The uniatomic layer thickness of rhenium diselenide and its crystallographic orientation in the vertical direction are determined, which also has an important effect on the characterization of anisotropic devices. Part two: atomic resolution electron microscopy images can provide microcosmic information on atomic scale, but lack statistical information on relative macro scale, in order to efficiently and accurately analyze the information on these two different scales. We have developed a set of image processing programs. Based on the tools in data science, we have realized the automatic statistics of the atomic distribution in the atom-level resolution image. Finally, we have obtained the information of the atomic local crystallographic environment. Compared with hexagonal materials such as graphene, hexagonal boron nitride and molybdenum disulfide, the application of low symmetry two-dimensional materials in anisotropic devices shows great potential. The bulk rhenium diselenide belongs to the space group P _ 1, which is a distorted structure of cadmium iodide, that is, a low symmetry triclinic crystal system. A method based on quantitative electron diffraction is proposed to distinguish the monolayer and multilayer of rhenium diselenide, and two different vertical orientations of monolayer are also determined. Based on our principle, the method can also be applied to other low symmetry crystal systems, including triclinic and monoclinic systems, as long as they satisfy the third basis vector of the unit cell and are not perpendicular to their base plane. From the experimental results, the theory of kinematic electron diffraction and the inference of multilayer simulation are well confirmed. Finally, we discuss the extension of this method to other two-dimensional materials, such as graphene. With the development of electron microscope imaging technology and the improvement of resolution, the acquisition of atomic scale structure and function data is becoming more and more common. These data provide us with a wealth of information, such as high-dimensional spectroscopic data used in functional representations and information on atomic positions, types, arrangements in structural representations, in order to analyze these complex and massive data. Data science will play a more and more important role in experimental data analysis. Atomic resolved scanning transmission electron microscopy (SEM) directly reflects the atomic structure information of two-dimensional materials and is especially suitable for characterization of doped transition metal sulfur compounds in order to extract information efficiently from images. We have developed a set of image processing programs to determine the position and category of atoms in alloyed two-dimensional materials, and on this basis to analyze the local environment of atoms and to calculate the alloying degree.
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB383.1

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 周景良;;近代礦物學(xué)第十七講 礦物晶體的電子衍射[J];地質(zhì)地球化學(xué);1984年04期

2 林一堅(jiān) ,章靖國(guó) ,黃偉基;計(jì)算機(jī)在電子衍射圖分折中的應(yīng)用實(shí)例(一)[J];上海鋼研;1985年04期

3 李春志;分析幾種常見電子衍射圖的計(jì)算機(jī)程序[J];金屬學(xué)報(bào);1985年04期

4 王裕文;;一種標(biāo)定電子衍射圖的方法——三線法[J];馬鞍山鋼鐵學(xué)院學(xué)報(bào);1985年02期

5 王裕文;;電子衍射的電腦分析程序[J];馬鞍山鋼鐵學(xué)院學(xué)報(bào);1985年03期

6 李玉清;劉錦巖;;晶體取向關(guān)系的電子衍射——矩陣分析法[J];物理測(cè)試;1986年01期

7 孫大明;聞杰;汪白揚(yáng);;電子衍射用銅膜氧化現(xiàn)象的觀察和分析[J];安徽大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1989年02期

8 周天健;李云;;計(jì)算機(jī)輔助標(biāo)定與繪制電子衍射圖[J];安徽工學(xué)院學(xué)報(bào);1989年04期

9 潘明祥;華明建;李春志;劉軍;;電子衍射譜分析的一種有效方法—電子衍射圖表法[J];金屬科學(xué)與工藝;1989年01期

10 ;附錄2 電子衍射花樣實(shí)例[J];鋼鐵研究情報(bào);1977年01期

相關(guān)會(huì)議論文 前8條

1 孫俊良;;基于電子衍射的結(jié)構(gòu)確定[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第13分會(huì)：晶體工程[C];2014年

2 李婷;王河錦;;一種電子衍射指標(biāo)的新方法-行指標(biāo)化[A];中國(guó)晶體學(xué)會(huì)第五屆全國(guó)會(huì)員代表大會(huì)暨學(xué)術(shù)大會(huì)（電子衍射分會(huì)場(chǎng)）論文摘要集[C];2012年

3 謝中維;葉恒強(qiáng);朱靜;;《集成化電子衍射程序包的研制》[A];第八次全國(guó)電子顯微學(xué)會(huì)議論文摘要集（Ⅱ）[C];1994年

4 孫瑞濤;韓明;尹文紅;于忠輝;;電子衍射的相對(duì)強(qiáng)度[A];第十二屆中國(guó)體視學(xué)與圖像分析學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2008年

5 王蓉;;電子衍射動(dòng)力學(xué)理論[A];Advanced High-Resolution Electron Microscopy-Theory and Application--Proceeding of CCAST (World Laboratory) Workshop[C];2002年

6 韓曉東;毛圣成;張澤;;背散射電子衍射在彈-塑性轉(zhuǎn)變中的應(yīng)用(邀請(qǐng)報(bào)告)[A];第二屆全國(guó)背散射電子衍射（EBSD）技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議暨第六屆全國(guó)材料科學(xué)與圖像科技學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2007年

7 邊為民;鄧江寧;;電子衍射花樣綜合分析應(yīng)用程序[A];第十三屆全國(guó)電子顯微學(xué)會(huì)議論文集[C];2004年

8 李子安;楊槐馨;Yamauchi T;Ueda Y;李建奇;;β-Ca_(0.33)V_2O_5晶體的電子衍射與高分辨像研究[A];2006年全國(guó)電子顯微學(xué)會(huì)議論文集[C];2006年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前1條

1 中國(guó)科學(xué)院院士　李方華;科學(xué)與科學(xué)家的成長(zhǎng)[N];光明日?qǐng)?bào);2003年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 李夢(mèng)超;百千伏超快電子衍射系統(tǒng)的研發(fā)[D];中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院物理研究所);2017年

2 李靜;直流加速—射頻壓縮超快電子衍射系統(tǒng)的研制[D];華東師范大學(xué);2013年

3 吳建軍;超快電子衍射系統(tǒng)的理論與實(shí)驗(yàn)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（西安光學(xué)精密機(jī)械研究所）;2006年

4 李任愷;兆電子伏超快電子衍射的理論與實(shí)驗(yàn)研究[D];清華大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前7條

1 黃江;電子動(dòng)力衍射模擬方法及應(yīng)用的研究[D];湘潭大學(xué);2015年

2 曹琦;超快電子衍射圖像獲取與解析系統(tǒng)[D];華東師范大學(xué);2011年

3 劉虎林;超快電子衍射系統(tǒng)中電子槍的理論及實(shí)驗(yàn)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（西安光學(xué)精密機(jī)械研究所）;2008年

4 王海姣;蒸鍍薄膜的電子衍射研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2012年

5 周然;固相燒結(jié)制備的層狀Li_(0.5)Na_(0.5)CoO_2顯微結(jié)構(gòu)研究[D];中南大學(xué);2014年

6 宋寶來;四方和六方晶系基本特征平行四邊形表的統(tǒng)一及電子衍射花樣的標(biāo)定分析與改進(jìn)[D];湘潭大學(xué);2007年

7 張琳;基于CUDA架構(gòu)的高性能圖像處理程序設(shè)計(jì)[D];電子科技大學(xué);2014年

，

本文編號(hào)：2362166