Titelaufnahme
Titelaufnahme
- TitelDifferential Phase Contrast Imaging on 2D Materials / Maja Groll ; 1. Gutachter: Prof. Dr. Jörg K. N. Lindner, 2. Gutachter: Prof. Dr. Uwe Gerstmann
- Autor
- Gutachter
- Erschienen
- Umfang1 Online-Ressource (273 Seiten) : Diagramme, Illustrationen
- HochschulschriftUniversität Paderborn, Dissertation, 2025
- AnmerkungTag der Verteidigung: 10.02.2026
- Datum der Abgabe3.12.2025
- SpracheEnglisch
- DokumenttypDissertation
- Schlagwörter (GND)
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Klassifikation
Zusammenfassung
Differentieller Phasenkontrast ist eine Technik in der Rastertransmissionselektronenmikroskopie, welche die Untersuchung der atomaren Struktur und elektrischen Feldverteilung in Festkörpern mit subatomarer Auflösung ermöglicht. Ziel dieser Arbeit ist die quantitative Untersuchung von atomaren elektrischen Feld- und Ladungsdichteverteilungen in 2D-Materialien. Mit Fokus auf DPC-Messungen mittels eines segmentierten Detektors werden die unterschiedlichen Einflüsse von Mikroskop- und Proben-Parametern wie Linsenfehlern, Detektoranisotropie sowie die Stapelung von Atomen und deren Ordnungszahl mithilfe von Messungen und Simulationen untersucht. Es wird gezeigt, dass die Art und Weise, wie die Detektorsegmente die Intensitätsverteilung nach Durchgang durch die Probe erfassen, zu ausgeprägten Artefakten in den gemessenen atomaren Feldern führt. Zudem wird die Wechselwirkung des Elektronenstrahls mit den atomaren Potentialen untersucht, was eine Refokussierung des Strahls während der Propagation entlang einer Atomsäule und einem nichtlinearen Verhalten des DPC-Signals mit der Ordnungszahl führt. Die verschiedenen Effekte überlagern sich, was eine quantitative Analyse der gemessenen Feldverteilungen erschwert. Für WSe2 und MoS2 Mono- und Doppellagen werden die atomaren Feldverteilungen unter Berücksichtigung der verschiedenen Einflüsse quantitativ analysiert. Zudem werden Änderungen in der elektrischen Feldverteilung aufgrund punktförmiger Defekte in einer WSe2 Monolage untersucht.
Abstract
Differential phase contrast (DPC) imaging is a technique in scanning transmission electron microscopy which enables parallel investigations of the structural properties and the electric field distribution in solids at sub-atomic resolution. Aim of this thesis is the correct quantitative investigation of the atomic electric field and charge density distributions in 2D materials. With focus on DPC imaging using a segmented detector, influences of microscope and specimen-related parameters, such as lens aberrations, detector anisotropy as well as the stacking of atoms and their atomic number are investigated by measurements and multislice image simulations. It is demonstrated that the way the detector segments capture the post-specimen intensity distribution introduces pronounced artefacts in the atomic electric field. The interaction of the electron beam with the atomic potentials is intensively studied, indicating a refocussing of the electron beam during the propagation along atomic columns in thin specimens and a non-linear behaviour of the DPC signal with the atomic number. The different effects are superimposed in the obtained atomic electric field distributions making a correct quantitative analysis difficult. For WSe2 and MoS2 mono- and bilayers, the atomic electric field distributions are quantitatively analysed considering the different influences. Furthermore, changes in the electric field distribution due to point defects in a WSe2 monolayer are evaluated.
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