电子全息及其在材料科学中的一些应用

评述第51卷第14期2006年7月www.scichina.com1617*(,100080.*,E-mail:[e-mail])Gabor2040,,,.,.,.2040,,,Gabor1948,“”,“wholewriting”.,.205070Tübingen,Möllenstedt,DükerWahl.,MichiganLeith.2070,,,.,,.,,.().20[1],TEM,STEM.,.,TEM.1,,,:.,.,CCD(),,.:()ⅰ()(),CCD.()ⅱ,.,,,.1(a)[2].,,,,1(b)[3].,,,.0.6μm,,,180°.第51卷第14期2006年7月评述1(a);(b);(c)0~500V,.,,1(c)[2].)φ,,,,,.,,.,.,,,,.,.Harada[4],.1618www.scichina.com1.1,iieeppθφ==kr,(1),1,θp,(k=2π/λ,kλ),(x,y).,,,(ri())()eAϕ=⋅rrr,(2)()(Ar,()ϕr,,,[5]2inel2()cos(2π()).cA1()()hIAIμϕθ=+++⋅++rqrr(3)Möllen-stedt-Dükerinel()Ir,()rr,Ar,()ϕr,A1,Iinel,cq(),2α/λ,α,λ,μ.,.(3)3,.(3),,.FT{()}()FT{()}()FT{()e}hcIIAAϕθδδ+=++++⊗⋅rrqrqqr2ineli[()]i[()]()FT{()e}.cAϕθδ−++−⊗⋅rqqr(4)((4)),,,,.(3)(“uppersideband”,“lowerside-band”),评述第51卷第14期2006年7月,,.2[6]GaAs,±qc±2α/λwww.scichina.com1619,.Phase(obj)()ϕθ,(5)=+r0Mod(obj)A=.(6),,P(7)hase(ref)=0,rMod(ref)=A.(8)(5),McCartney[7]A0/Ar:0ri=2ln[Mod(obj)/Mod(ref)]=2ln(/)tAA−−,(9),.λλi2GaAs.1.2,,.,.,,,,.,2~5,50~100,3[8].,,,,,,,.31.3:,(),.,,,..4[8](a)(PhilipsCM200-FEG),150~240V1Å.1Å,0.33Å,500~700V.4(b)(),.,,.:,..[9],,maxminmaxminIIII+,(interpolationmethod)μ−=.[10],第51卷第14期2006年7月评述1620www.scichina.com.GTEM,4200kVPhilipsCM200-FE(a)(b)2[11,12],,,p-n,.,,.,.,.:21(())2iheeVEmφφ⋅−∇+−=A,(10)(2),WKB(10),,,,,mehVEφ和A.,π2π(,)(,,)d(,,)dLLexyVxyzzAzxyzzφ=⋅−⋅∫∫.(11)(11),EhλL,,.,(11)π(,)(,,)dLxyVxyzzEφλ=⋅∫.(12)V0,t,V(x,y,z),z,xy.Vt,,,0(,)(π/)xyEVtφλ=,E=(UA/2)(2mc2+020)/()AAeUmceU,+0002022π.EmceUVtCVtUmceUφλ+=⋅⋅=+,(13)UA,CE,200kVCE7.29510−3rad/(V·nm),300kVCE6.2510−3rad/(V·nm).(13),,[13~16].5,,[17],.2.1,AAA[18~21],,Frabboni评述第51卷第14期2006年7月www.scichina.com1621[22],5(a);(b)[110];(c)(a);(d),(e),(f)(g)(c).(g)p-n.,,[23~29],().()Weiss[25]Mo/Si,,Mo/Si,SiMo,Si3N4.6Weiss,SiMo,,SiMo,..()(p-n,p-n-p,n-p-n),(,)xyφ=(,)(,)ECVxytxy,V(x,y):V0,,,−30~−5V.1.16(a)(b)V0/V11.9±0.7Rau[29]12.0±0.2Li[14]9.26±0.08Gajdardzska[iska-Josifov13]Si12.1±1.3Wang[30]1W2.16±0.83ang[31]11.5±0.5Wu[32]Si()11.9±0.9SiO)W2(10.1±0.6ang[30]MgB211.7±0.9Wu[32]21±4.2()1ing[6.1()Elfw33]ZnOM15.9±1.5üller[34]13.01±0.08Gajdardzska[iska-Josifov13]MgO14Yada[35]PbS17Gajdardza[.19±0.17iska-Josifovsk13]11±3Cherns[36]GaN13.5McCartney[37]14.Gajdardziska-Josifovska[53±0.1713]GaAs14.18InAs14.50GaPInP14.3514.50Kruse[15]Li[Ge14.3(2)14]225)Ichikawa[1~23(5nm)30(5nm)40(2nm)AuPt(1.5nm38]Cu21.2Wang[39]24±4()20±6()Lin[40]Si,,;,,.,,,;,,,第51卷第14期2006年7月评述1622www.scichina.com,,;,,.(,)xyφ=0pn[(,)](,)ECVVxytxy+,[41,42].7[43]p-n.,,,Rau,Si,25nm(deadlayer)[29],t0,t,p-n0pn0[(2)]ECVtVttφ=+−.(14),,.Rau[29],Gajdardziska-Josifovska[13],McCartney[44]Wang[45],,,,,pn0(,)ECtxy(,)xyVVφ=−.(9)7p-(d)n(a),(b)(c),/itλ=02ln(/A−Ar),,.Rau[29],Gribelyuk[44]McCartney[7]CMOS,8[46].,TEM,.,,.μmTEM(a)80.13(b)Twitchett[3,43,47,48],Sip-n.FIB,,,,.,.9,9(a)(b)p-n,9(c)(d)(a)(b).,9(c)dead()ECtt−,;bidead()ECVtt−,.9(d),.9(e)(f)ρ(x):.p-n,()/VxExdd=−评述第51卷第14期2006年7月202()()(1/)Vxxxρεε∂=−∂,εε09p-n(a)(e),(f)(a),(b)p-n;(c),(d)(b);,8.()-ⅤGaN.Cherns[49]Jiao[50]nGaN,.10GaN.GaN,,4×107e/cm,.Cherns[36]Cai[51,52]www.scichina.com1623第51卷第14期2006年7月评述1624www.scichina.comGaN/InxGa1−xN/GaN,McCartney[37]Stevens[53]InxGa1−xN,,10(a)GaN;(b).()(,La(Sr)MnO3/Sr(Nb)TiO3)Ravikumar[23],.I-V,Johnson[24],,,0.45V,,,.LaAlO3Ba0.5Sr0.5TiO3(BST)[54],BST250K.11BST120K,BST.12,120K,,.12(d),Ba(Sr)O,.,13,,(13(a)).[55].,,,(),,,.14(a)0.01%NbSrTiO3(SNTO1),,,评述第51卷第14期2006年7月11BST(a)120KBST;(d);(b);(c)BST,12BST/LAO(a)120K;(b)BST/LAO;(c);(d)13BST/LAO(a)300K1MHz;(c);(b)300K14LSMO/SNTO1(a)0.01%NbSrTiO3(SNTO1)La0.9Sr0.1MnO3(O),;(b)300K,;(c);(d)p-n,(c)LSMwww.scichina.com1625第51卷第14期2006年7月评述1626www.scichina.comLa0.9Sr0.1MnO3(LSMO),14(b),(c)(d)(14(c))p-n.(kink),,..p-n,La0.7Ce0.3MnO3(LCMO)/0.5%NbSrTiO3(SNTO2)(n-n).15.,n-np-n,,.120,,p-n,;(b);(c)300Kn-n;15LCMO/SNTO2(a)0.5%NbSrTiO3La0.7Ce0.3MnO3(LCMO)(d)300Kn-nK,,.16.(),.,./,,,,,.Xu[,.56]Shen[57]CoFe/AlOx/Co(MTJs).,.,,,,,,,,.2.2,[19~21,58~60][61~65],[66~71].,[72].,(11),,,,.,,m1Oeφφφ=+,m2Oeφφφ=−,.,评述第51卷第14期2006年7月16La0.7Ce0.3MnO3La0.7Ce0.3MnO3(LCMO),300K,.Tono-mura;(b)120Kn-n,;(c)[73]www.scichina.com1627,.MurakamiYooLa0.46Sr0.54MnO3[,Co.,,;,.,,“”,Co,(17(c)),17(a)(b).,,,,-,,66,67]La0.81Sr0.19MnO3[68],.La0.81Sr0.19MnO3293K,,,,,.18La0.46Sr0.54MnO3,.Yoo.Murakami,202K,,,,,(202223K),,.La0.25Pr0.375Ca0.375MnO3,Loudon[69]La0.5Ca0.5MnO3,.Murakami[70,71]Ni51Fe22Ga27.19,,,.2.3,,,,.Zhang[74,75],BaTiO390°,,,.Lichte[76],Cao[77]Honda[78,79],.,,第51卷第14期2006年7月评述1628www.scichina.com17(a);(b)2;(c)2;(d)18La0.46Sr0.54MnO3()(a)~(e);(f)X-Y,评述第51卷第14期2006年7月21K.PM19Ni51Fe22Ga27(a)296K;(b)234K;(c)193K;(d)167K;(e)1Schweda62K;(f)1[80]Zr4ON3F5.Schofield[,,,www.scichina.com162981]BiSrCaCuOBiO-BiO3,12228+δ,.,.,,.2070,,,.,,,,,..,.(:10225415).CowleyJM.Twentyformsofelectronholography.Ultramicro-scopy,1992,41:335—348[DOI]2CaiJ,PonceFA.StudyofthechargedistributionacrossinterfaceinGaN/InGaN/GaNsinglequantumwellsusingelectronhologra-phy.JApplPhys,2002,91(12):9856—9862[DOI]3TwitchettAC,Dunin-BorkowskiRE,BroomRF,etal.Quantita-tiveelectronholographyofbiasedsemiconductordevices.JPhys:CondensMatter,2004,16:S181—S192[DOI]4Hara