北京大學電子顯微鏡實驗室的高鵬研究員與日本東京大學Yuichi Ikuhara教授等使用日本電子（JEOL）的Zxin式球差校正透射電鏡JEM-ARM300F(45皮米,目前Z高紀錄)，開發定量環形明場像技術（Quantitative ABF），研究發現鈦酸鋯鉛（PbZr0.2Ti0.8O3）鐵電薄膜表面存在異常的原子重構。該研究成果近期發表于《自然-通訊》上【Nat. Commun.7，11318 (2016)】。

ABF是日本電子（JEOL）于2009年發明的一種新的STEM成像技術，與傳統的STEM HAADF 技術只能表征重元素相比，ABF對輕元素的表征具有獨特優勢。高鵬研究員他們Zxin的研究成果是通過將超高分辨的ABF圖像定量化，在皮米（0.001納米）尺度上極ng確測量陰、陽離子之間的鍵長，從而計算表面結構的細微畸變。研究表明，在不同極化取向的鐵電疇中，PbZr0.2Ti0.8O3的表面原子結構完全不一樣，在表面薄層中可以存在“鐵電死層”（Ferroelectric dead layer）和高能的帶電疇壁（Charged domain wall）。這些發現為鐵電薄膜、鐵電陶瓷、鐵電表面催化等應用提供了非常重要的信息。此外，考慮到常用的研究表面的掃描隧道顯微鏡方法不適合研究這些絕緣的氧化物材料，文章中發展起來的定量環形明場像技術（Quantitative ABF）開辟了研究氧化物表面結構的新思路，將極大地豐富人們對復雜功能氧化物材料表面物性的認知。

JEM-ARM300F是目前世界上Z的可為用戶量身定制的球差校正透射電鏡，擁有很多獨特的技術，在國內可通過單一來源采購。詳情請咨詢日本電子株式會社在ZG的分公司捷歐路（北京）科貿有限公司各辦事處。

Figure 1. JEM-ARM300F

Figure 2. HAADF image of Pb(Zr0.2TiO0.8)O3 thin film grown on SrTiO3substrate.

Figure 3. Pb(Zr0.2TiO0.8)O3 surface structure. (a) ABF image of negatively poled surface. (b) Enlarged view of the highlighted region. The contrast is inverted for clarity. The oxygen octahedron has different configuration. (c) The picometer-scale calculation of Pb-O bond length showing ferroelectric dead layer and unusual charged 180°domain wall exist on the negatively poled surface.