Reducing the dynamical scattering effect of thick object by multslice electron ptychography

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K04890
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 29020:Thin film/surface and interfacial physical properties-related
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: MITSUISHI Kazutaka 国立研究開発法人物質・材料研究機構, マテリアル基盤研究センター, 副センター長 (40354328)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 電子顕微鏡法 / 位相回復 / 電子線タイコグラフィー

Outline of Final Research Achievements

To reduce the effect of dynamical scattring upon reconstructing thick object by electron ptychography and enable quantitative interpretation of the phase even in thick samples, multi-slice ptychography was tested for the simulated data sets. A 6 nm thick GaN [11-20] was used as a model system which is known that Ga contrast invergion occur as the thickness increases by dynamical effect, and many-beam dynamics calculations were perfomed to create 4D STEM data. The reconstruction was performed with single and 4-layer object function. It was confirmed that the object function using 4-layer object function could be reconstructed without phase inversion with each layer never exceeding 2π.

Free Research Field

電子顕微鏡法

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

試料を透過した電子線の位相は、試料の電場や磁場などの情報を含むため大変有用であるが、像や回折図形などの通常の方法では計測することが出来ない。　電子線タイコグラフィーは、位相を計測する手法の一つであり、近年の検出器の高速化・高感度化によって急速に発展している。本研究はその手法の中でも物体が多層からなる事を仮定して再生を行う方法を厚い試料での位相再生に適用することで、厚い試料で問題になる電子の多重散乱による影響を軽減することが出来るかの検討を行った。結果として、通常では位相を正しく求める事が出来ない厚い試料であっても、多層を仮定して計算を行うことで正しく求められる可能性がある事が示された。