4D-Rastertransmissionselektronenmikroskopie
4D-Rastertransmissionselektronenmikroskopie (4D-STEM) ist ein leistungsstarkes Werkzeug zur Charakterisierung von Materialeigenschaften.
Bei 4D-STEM scannt ein fokussierter Elektronenstrahl sequenziell einen elektronentransparenten Probenbereich. Die durchgelassenen Elektronen bilden ein Beugungsmuster und werden an jedem Scanpunkt mit einer elektronensensitiven Kamera aufgezeichnet. Dadurch werden Eigenschaften wie Kristallsymmetrie, Gitterparameter und Verzerrung abgebildet. Die Methode ist an Standard-REMs anpassbar und damit ideal zur Charakterisierung dünner Proben wie 2D-Materialien und freitragender 2D-artiger Van-der-Waals-Heterostrukturen, dank ihrer räumlichen Sub-nm-Auflösung und des großen Scanbereichs von bis zu mehreren mm².
In diesem speziellen Experiment erfasste ein intern entwickeltes System 4D-STEM-Datensätze in einem REM. Der Transmissionsbeugungs-Positionierer (TDS) umfasst einen SMARPOD 110.45.2-Probenpositionierer zur Bewegung der Probe mit 6 Freiheitsgraden, eine elektronensensitive Kamera im SMARPOD, einen abnehmbaren Probenhalter für TEM-Grids sowie zusätzliche Komponenten, darunter einen Linearpositionierer (SLC-1750-S-HV) und Kupferkomponenten zur Wärmeableitung.
Die Spezifikationen des SMARPOD 110.45.2 umfassten einen minimal zugänglichen Bewegungsbereich in z-Richtung (Strahlrichtung) von ±5 mm, in x und y von ±8,0 mm sowie einen minimal zugänglichen Bereich der Probenneigung um x und y von ±9,5°. Aufgrund des experimentellen Aufbaus war der Bewegungsbereich des SMARPOD begrenzt. Der SMARPOD und der Linearpositionierer waren entscheidend, um die Probe präzise zu positionieren und die Kameralänge (den Abstand zwischen Probe und Kamera) einzustellen, um eine optimale Probenpositionierung und -bewegung sicherzustellen, was zu qualitativ hochwertiger und schneller Datenerfassung führte.
Weitere Informationen finden Sie im Forschungsartikel „Probing Crystallinity and Grain Structure of 2D Materials and 2D-Like Van der Waals Heterostructures by Low-Voltage Electron Diffraction“ von Johannes Müller. DOI: 10.1002/pssa.202300148
