Holographische Tomographie elektrischer und magnetischer Potentiale und Felder

• Applicant: Professor Dr. Hannes Lichte
• Subject Area: Experimental Condensed Matter Physics
• Term: from 2005 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 14435743

Die Elektronenholographie im Transmissionselektronenmikroskop (TEM) ist mittlerweile zu einem leistungsstarken, in manchen Anwendungen konkurrenzlosen, quantitativen Charakterisierungsverfahren für festkörperphysikalische und materialwissenschaftliche Objekteigenschaften entwickelt. Durch Zugang zu Amplitude und Phase der Elektronenwelle, die durch das Objekt moduliert sind, erlaubt die Holographie, die atomare Anordnung und Spezies in Realstrukturen genauso zu analysieren, wie elektrische und magnetische Mikro- und Nano-Felder. Tatsächlich ist hauptsächlich die Phase der Informationsträger für Felder und Potentiale, die allerdings im TEM nur mittels Holographie zugänglich ist. In jüngster Zeit ist es beispielsweise erstmals gelungen, die ferroelektrischen Dipole im holographisch rekonstruierten Phasenbild von Einheitszellen von BaTiO3 darzustellen. Genau wie bei allen konventionellen Abbildungsverfahren im TEM besteht jedoch das prinzipielle Defizit auch der Elektronenholographie darin, dass die Elektronenwelle durch die SD-Struktur des Objekts hindurchintegriert und eine 2D-Objektaustrittswelle resultiert. Deshalb kann aus einem Hologramm auch ¿nur die 2D-Projektion der Objektstruktur analysiert werden, die entlang der Durchstrahlungsrichtung gemittelt ist. Zwar war die faszinierende Neuerung der holographischen Abbildung generell die 3D-Darstellung des Objekts, wie in der Licht-Holographie mittels des Parallaxen-Effekts eindrucksvoll gezeigt wird. Jedoch kann der Parallaxen- Effekt in der Elektronenholographie nicht direkt ausgenutzt werden, weil die Wechselwirkung der Welle mit dem Objekt viel zu kleine Beugungswinkel hervorruft. Deshalb soll mittels der Holographischen Tomographie ein großer Winkelbereich durch entsprechende Kippserien zur Aufnahme von vielen Hologrammen künstlich erzeugt und mittels entsprechender Rekonstruktionsverfahren zur 3D-Rekonstruktion der Felder und Potentiale aus den holographisch rekonstruierten Phasen verwendet werden.

• DFG Programme: Research Grants