对于固体中的磁场漫衍举行成像，即磁成像，是研究磁性与超导征象的主要手腕，广泛运用在磁性质料、自旋电子学、超导物理与技能等范畴。晶格分辩是磁成像的分水岭。以高能电子作为光源的电子显微镜是高分辩成像的重要平台。然而，因为磁场对于高能电子波函数的相位的影响很小，显微图象中的磁旌旗灯号很是微弱，致使磁成像的空间分辩率持久逗留于纳米标准，难以进入晶格标准。反铁磁质料中的磁场以晶胞为周期振荡，只有到达了晶格分辩才能对于其磁场漫衍举行成像，是以一直是磁成像的难题。

近期，清华年夜学质料学院在荣传授团队经由过程此前成长的自顺应流传因子叠层成像（APP）要领，切确丈量了电子波函数的相位，实现了晶格分辩的反铁磁成像。

研究团队起首以典型的反铁磁晶体α-Fe2O3为例，阐发了静电势及磁矢势对于高能电子的相位孝敬。如图1所示，磁相位及静电相位于实空间及倒空间中的漫衍均差别，实空间中静电相位峰值呈现于Fe原子柱上，而磁相位的峰值呈现Fe原子层之间；倒空间中，静电相位及磁相位的周期差别，其衍射的漫衍也差别。这类可分散的相位漫衍是高分辩磁成像的基础。然而，因为磁相位仅约静电相位的1%，从总相位中提取磁相位需要很高的相位精度。叠层成像要领于引入自顺应流传因子后，进一步提高了相位丈量的精度，使患上高分辩磁相位提取成为可能。

图1.静电势及磁矢势对于高能电子波函数的相位孝敬。此中（a）-（d）为实空间中相位漫衍，（e）-（h）为相位漫衍的傅里叶变换

高分辩反铁磁成像的另外一拦阻来自在透射电镜薄膜样品不成防止的外貌毁伤层。图2给出了外貌毁伤层及晶体内部的相位漫衍。因为静电相位弘远在磁相位，纵然很薄的外貌毁伤层，其静电相位也会比晶体内部的本征磁相位年夜一到两个数目级。是以，只有将外貌毁伤层的静电相位剥离，才能丈量晶体内部很弱的本征磁相位。

图2.试验样品的外貌不成防止存于空位及台阶等外貌缺陷。（a）及（b）别离为样品外貌及内部的相位像

图3是经由过程APP要领提取反铁磁相位的流程。起首是经由过程APP要领来获取高能电子波函数的相位，尔后去除了外貌层，仅用完备的中间层来阐发本征磁相位。该要领冲破了传统磁成像技能只有纳米标准空间分辩率的限定，实现了晶格分辩的磁成像，将于磁性质料与器件、超导物理等范畴孕育发生广泛运用。

图3.从叠层成像的总相位中提取磁相位的流程图。（a）4D数据收罗示用意；（b）叠层重构获得的差别深度片层的相位像；（c）当选取的中间片层的平均相位；（d）利用傅里叶滤波法实现的晶格分辩的反铁磁成像

相干研究结果以“反铁磁成像的叠层相位恢复要领”（Antiferromagnetic imaging via ptychographic phase retrieval）为题于线发表在《科学传递》（Science Bulletin）。

清华年夜学质料学院2019级博士生崔吉哲及2018级博士生沙浩治为论文配合第一作者，2021级博士生杨文峰为互助作者，在荣为通信作者。该研究获得国度天然科学基金基础科学中央项目的撑持。

论文链接：

http三木SEO-s://doi.org/10.1016/j.scib.2023.12.044

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