使用4D扫描透射电子显微镜同时识别单层2D材料中的低原子序数和高原子序数原子

使用环形暗场扫描透射电子显微镜（ADF-STEM）同时成像个体低原子序数和高原子序数原子往往具有挑战性，因为它们的散射截面差异很大。这通常导致在使用ADF-STEM成像时仅能检测到高原子序数物种，例如单层MoS2晶体中的钼和2S位点，而无法检测到轻元素如C、O或N。在这里，我们展示了通过在4D STEM几何中使用2D像素化电子探测器（2D-PED）捕获一系列收敛束电子衍射图样，能够通过多组分成像识别单层2D材料中的个体低原子序数和高原子序数原子。我们结合使用了相位重建技术和角度依赖的ADF-STEM重建，成像了单层MoS2中的轻元素在横向（纳米孔）和垂直界面（表面掺杂物）。使用二次相位对比成像（Div(DPC)）利用2D像素化直接电子探测器数据的象限分割，不仅在分辨率和对比度上定性匹配ptychographic相位重建，还提供了实时显示的额外潜力。使用4D-STEM，我们识别了MoS2单层上的表面附原子，并将具有相似总原子数的原子列分离为低原子序数和高原子序数元素的相对组合。这些结果表明，在超薄2D材料的4D-STEM成像过程中获取的数据中存在丰富的信息，以及这种方法提取超越传统成像独特见解的能力。