Развитие методов просвечивающей электронной микроскопии для исследования пространственного распределения структурных особенностей наноматериалов

Разработка новых материалов в существенной мере сопряжена с исследованиями их структуры, причём в практике такого рода исследований нестандартные задачи возникают, главным образом, при получении информации о наноразмерных структурных вариациях. Одним из основных методов исследования структуры на нано- и субнаномасштабе является просвечивающая электронная микроскопия, благодаря своей способности во многих случаях напрямую визуализировать атомную структуру вещества. Однако ряд диагностических задач не может быть решён непосредственным анализом электронно-микроскопических изображений в силу специфики исследуемых структурных особенностей, к числу которых, в частности, относятся динамические структурные флуктуации, включения малого размера, не идентифицируемые на изображениях из-за низкого соотношения сигнал/шум, а также значительные по латеральному масштабу структурные особенности, что существенно затрудняет их анализ по изображениям кристаллической решётки. Цель работы - расширение возможностей просвечивающей электронной микроскопии для структурных исследований наноматериалов. Разработан ряд оригинальных методик получения информации о геометрических характеристиках различных структурных особенностей, эффективность которых продемонстрирована получением новой информации о структуре следующих объектов исследования: двумерных кристаллов, графена и его модификаций, субнанокомпозитов на основе цианат-эфирных и бисфталонитрильных полимерных систем, метаморфных буферных слоёв InGaAs и InAlAs, выращенных методом молекулярно пучковой эпитаксии. Научная новизна работы состоит в следующем: разработан метод численного анализа картин электронной дифракции от графена на основе модели обратной решётки волнистого двумерного кристалла, который позволяет определять спектр волнистости свободного графена; исследована волнистость свободного графена, включая влияние примесных групп на его поверхности; разработан способ определения степени диспергированности нанокластеров в полимерных матрицах на основе анализа статистических данных измерений локального состава методом рентгеноспектрального микроанализа; изучено влияние степени диспергированности нанокластеров на механические и физико-химические свойства исследованных полимерных нанокомпозитов; разработан высоколокальный метод измерения пространственной вариации деформаций в многослойных полупроводниковых кристаллических наногетероструктурах, основанный на электронной дифракции и позволяющий проводить измерения структур значительного латерального масштаба.