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DDC: 530 × Subject: In-situ TEM ×

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    Electron beam induced dehydrogenation of MgH2 studied by VEELS
    (Cham : Springer International Publishing AG, 2016) Surrey, Alexander; Schultz, Ludwig; Rellinghaus, Bernd
    Nanosized or nanoconfined hydrides are promising materials for solid-state hydrogen storage. Most of these hydrides, however, degrade fast during the structural characterization utilizing transmission electron microscopy (TEM) upon the irradiation with the imaging electron beam due to radiolysis. We use ball-milled MgH2 as a reference material for in-situ TEM experiments under low-dose conditions to study and quantitatively understand the electron beam-induced dehydrogenation. For this, valence electron energy loss spectroscopy (VEELS) measurements are conducted in a monochromated FEI Titan3 80–300 microscope. From observing the plasmonic absorptions it is found that MgH2 successively converts into Mg upon electron irradiation. The temporal evolution of the spectra is analyzed quantitatively to determine the thickness-dependent, characteristic electron doses for electron energies of both 80 and 300 keV. The measured electron doses can be quantitatively explained by the inelastic scattering of the incident high-energy electrons by the MgH2 plasmon. The obtained insights are also relevant for the TEM characterization of other hydrides.
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    In-situ transmission electron microscopy on high-temperature phase transitions of Ge-Sb-Te alloys
    (Berlin : Humboldt-Universität zu Berlin, 2018) Berlin, Katja
    Das Hochtemperaturverhalten beeinflusst viele verschiedene Prozesse von der Materialherstellung bis hin zur technologischen Anwendung. In-situ Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) bietet die Möglichkeit, die atomaren Prozesse während struktureller Phasenübergänge direkt und in Realzeit zu beobachten. In dieser Arbeit wurde in-situ TEM angewendet, um die Reversibilität des Schmelz- und Kristallisationsprozesses, sowie das anisotropen Sublimationsverhaltens von Ge-Sb-Te (GST) Dünnschichten zu untersuchen. Die gezielte Probenpräparation für die erfolgreiche Beobachtung der Hochtemperatur-Phasenübergänge wird hervorgehoben. Die notwendige Einkapselung für die Beobachtung der Flüssigphase unter Vakuumbedingungen und die erforderliche sauberer Oberfläche für den Sublimationsprozess werden detailliert beschrieben. Außerdem wird die Elektronenenergieverlustspektroskopie eingesetzt um die lokale chemische Zusammensetzung vor und nach den Übergängen zu bestimmen. Die Untersuchung der Grenzflächenstruktur und Dynamik sowohl beim Phasenübergang fest-flüssig als auch flüssig-fest zeigt Unterschiede zwischen den beiden Vorgängen. Die trigonale Phase von GST weist beim Schmelzen eine teilweise geordnete Übergangszone an der fest-flüssig-Grenzfläche auf, während ein solcher Zwischenzustand bei der Erstarrung nicht entsteht. Außerdem läuft der Schmelzvorgang zeitlich linear ab, während die Kristallisation durch eine Wurzelabhängigkeit von der Zeit mit überlagerter Start-Stopp-Bewegung beschrieben werden kann. Der Einfluss der Substrat-Grenzfläche wird diskutiert und die Oberflächenenergie von GST bestimmt. Die anisotrope Dynamik führt beim Phasenübergang fest-gasförmig der kubischen Phase von GST zur Ausbildung stabiler {111} Facetten. Dies erfolgt über die Bildung von Kinken und Stufen auf stabilen Terrassen. Die Keimbildungsrate und die bevorzugten Keimbildungsorte der Kinken wurden identifiziert und stimmen mit den Voraussagen des Terrassen-Stufen-Kinken Modells überein.