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VEELS

Cerenkov losses in Valence EELS, präsentiert am int. EELS-workshop EDGE 2005 in Grundlsee, Österreich.

VEELS steht für Valence Electron Energy Loss Spectrometry und bezeichnet den Bereich des Energieverlustspektrums schneller Elektronen beim Durchtritt durch eine Probe von 0-50 eV.

VEELS wird benützt, um Bandlücken zu messen oder optische Eigenschaften von Materialien zu charakterisieren. Da die hohe Beschleunigungsspannung des TEM die Elektronen auf bis zu 0.7 fache Lichtgeschwindigkeit beschleunigt, können relativistische Effekte beobachtet werden, die Bandlücken und optische Eigenschaften nur schwer bestimmbar machen.

Die Theorie von VEELS basierend auf der Maxwell'schen Theorie geht auf Erhard Kröger zurück (Zeitschrift für Physik, 216 (1968), S. 115-135), wurde aber im Laufe der Jahre "vergessen". Die Ursache mag wohl darin liegen, dass der Artikel in Deutsch erschien und ausser wenigen Spezialgeräten die Spektrometer eine für VEELS ungenügende Energieauflösung aufwiesen. Heute hat man exzellente Energie- und  Ortsauflösung.

USTEM-Mitarbeiter haben im Jahr 2004 die Wichtigkeit der  relativistischen Effekte "wiederentdeckt" und auf dem internationalen EELS-workshop EDGE 2005 in Grundlsee präsentiert (Cerenkov losses in valence EELS, M. Stöger-Pollach et. al). Seither sind Cerenkov-Verluste wieder ein Top-Thema in der internationalen EELS-Forschung.

Ein Forschungsschwerpunkt von USTEM liegt daher - neben der Detektion von Zirkulardichroismus im TEM - in der experimentellen und numerischen Entfernung dieser Energieverluste, um auch hier weiter federführend zu bleiben. In Anlehnung an das Forschungsthema "VEELS" werden ab nächstem Jahr auch Quantum Size Effekte mittels low voltage EELS bei USTEM studiert.

Der Vollständigkeit halber findet sich zu diesem Top-Thema auch eine Liste fremder Publikationen am Ende dieser Seite.

Für nähere Auskünfte wenden Sie sich bitte an Dr. Michael Stöger-Pollach.

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Publikationen

Publikationen in peer-reviewed Journalen:

  1. Cerenkov losses: A limit for bandgap determination and Kramers-Kronig analysis
    M. Stöger-Pollach, H. Franco, P. Schattschneider, S. Lazar, B. Schaffer, W. Grogger, H.W. Zandbergen
    Micron, 37 (2006), 5; pp. 396 - 402

  2. Comment on "Investigation on optical properties of ZnO nanowires by electron energy-loss spectrocopy"
    M. Stöger-Pollach, T. Galek
    Micron, 37 (2006), 8; pp. 748 - 750

  3. Retardation Effects in Valence - EELS Spectra
    M. Stöger-Pollach, C. Hébert, P. Schattschneider, A. Laister
    Microscopy and Microanalysis, 12 (2006); pp. 1136  - 1137

  4. Numerical Aspects of Valence Electron Energy Loss Spectrometry
    T. Galek, C. Hébert, M. Stöger-Pollach, P. Schattschneider
    Microscopy and Microanalysis, 12 (2006); pp. 1180  - 1181

  5. The influence of relativistic energy losses on bandgap determination using valence EELS
    M. Stöger-Pollach, P. Schattschneider
    Ultramicroscopy, 107 (2007), 12; pp. 1178 - 1185

  6. Removing relativistic effects in EELS for the determination of optical properties
    M. Stöger-Pollach, A. Laister, P. Schattschneider, P. Potapov, H.J. Engelmann
    Springer Proc. in Phys. 120 (2007); 345-348

  7. Determination of dielectric permittivity from EELSpectra in semiconductors
    P.L. Potapov, H.J. Engelmann, E. Zschech, M. Stöger-Pollach
    Microscopy and Microanalysis 13 (2007); pp. 1252-1253

  8. Treating retardation effects in valence EELS spectra for Kramers–Kronig analysis
    M. Stöger-Pollach, A. Laister and P. Schattschneider
    Ultramicroscopy, 108 (2008), 5; pp. 439 - 444

  9. Optical properties and bandgaps from low loss EELS: pitfalls and solutions (review)
    M. Stöger-Pollach
    Micron, 39 (2008); pp. 1092-1110

  10. Measuring the dielectric constant from valence EELS
    P. Potapov, H.J. Engelmann, E. Zschech, M. Stöger-Pollach
    Micron, 40 (2009); pp.262-268


Eingeladene Vorträge:

  1. Determination of optical properties and bandgaps by means of EELS
    M. Stöger-Pollach
    Seminar: AMD Environmental, Health & Safety, Dresden, BRD; 13.03.2006

  2. Optical properties from low loss spectra - pitfalls and soltions
    M. Stöger-Pollach
    int. workshop on "New trends in electron microscopy", Max-Planck-Institute for Metals Research-Stuttgart,  Ringberg Castle, Germany; 07.03.2007 - 09.03.2007

  3. Theory of valence electron losses
    P. Schattschneider
    Internat. workshop on "New trends in electron microscopy", Max-Planck-Institute for Metals Research-Stuttgart,  Ringberg Castle, Germany; 07.03.2007 - 09.03.2007

  4. Kramers-Kronig Analysis of VEELS spectra from semiconducting materials
    M. Stöger-Pollach
    Seminar: Imperial College London / London Centre for Nanotechnology, London, UK, 22nd Febuary 2008

  5. Optical properties measured with fast electrons and high spatial resolution
    M. Stöger-Pollach
    Seminar: Institut für Festkörperphysik, TU Wien, Austria; 9th April 2008

  6. The dielectric function obtained with high spatial resolution
    M. Stöger-Pollach and P. Schattschneider
    60th IUVSTA workshop: "Low Energy Spectroscopy and Simulation", Vienna, Austria, 11th-13th Nov. 2009

  7. Erweiterungen der analytischen Methoden des TEM: Untersuchungen der optischen und magnetischen Eigenschaften mit hoher Ortsauflösung
    M. Stöger-Pollach
    Seminar: Forschungsplattform Material- und Nanowissenschaften, Innsbruck, Austria, 3rd December 2009

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Literatur

Aktuelle Literatur von anderen Forschungsgruppen:

USTEM entdeckte dieses Thema als erste Gruppe, wie aus den Publikationsdaten ersichtlich ist. Das zeigt einerseits die Aktualität dieses Forschungsgebietes und andererseits, dass USTEM wieder einmal am Puls der Zeit war.

(Papers markiert mit einem * zitieren unsere Arbeit.)

  1. Band-gap measurements of direct and indirect semiconductors using monochromated electrons*
    L. Gu,V. Srot, W. Sigle, C. Koch, P. van Aken, F. Scholz, S.B. Thapa, C. Kirchner, M. Jetter, M. Rühle
    Phys. Rev. B, 75 (2007), pp. 195214

  2. Competition between Interface and Bulk Modes in Valence EELS of Thin Films*
    Martin Couillard, Aycan Yurtsever and David A. Muller
    Microscopy and Microanalysis 13 Supp.2 (2007), pp. 1246-1247

  3. Retardation, Surface and Interface Effects in VEELS
    R. Erni, N. D. Browning, P. Specht, and C. Kisielowski
    Microscopy and Microanalysis 13 Supp.2 (2007), pp. 1250-1251

  4. Bandgap measurement of dielectric thin films by using monochromated STEM-EELS*
    J. Park, S. Heo, J.G. Chung, H. Kim, G.-S. Park
    Microscopy and Microanalysis 13 Supp.2 (2007), pp. 1306-1307

  5. Analytical Performance of the SESAM Microscope*
    E Essers, M Matijevic, G Benner, R Höschen, W Sigle, C Koch
    Microscopy and Microanalysis     13 Supp.3 (2007), pp. 18-19

  6. Low-loss EELS measurements with monochromated electrons*
    G. Kothleitner, W. Grogger, F. Hofer, B. Schaffer
    Microscopy and Microanalysis 13 Suppl. 3 (2007), pp. 46-47

  7. Low-k material characterization with high spatial resolution: K value and e modulus*
    Zschech, E., Potapov, P., Chumakov, D., Engelmann, H.-J., Geisler, H., Sukharev, V.
    AIP Conference Proceedings 945 (2007), pp. 142-151

  8. Multiple-interface coupling effects in local electron-energy-loss measurements of band gap energies *
    Couillard, M., Kociak, M., Stéphan, O., Botton, G.A., Colliex, C.
    Physical Review B  76 (2007), pp. 165131

  9. Nano-characterisation of dielectric breakdown in the various advanced gate stack MOSFETs*
     K.L. Pey, C.H. Tung, R. Ranjan, V.L. Lo, M. MacKenzie, A.J. Craven
    Int. Journal of Nanotechnology 4 (2007), pp. 347-376

  10. The impact of surface and retardation losses on valence electron energy-loss spectroscopy*
    R. Erni and N.D. Browning
    Ultramicroscopy, 108 (2008), pp. 84-99

  11. Prospects for analyzing the electronic properties in nanoscale systems by VEELS
    Rolf Erni, Sorin Lazar and Nigel D. Browning
    Ultramicroscopy, 108 (2008), pp. 270-276

  12. Competition between bulk and interface plasmonic modes in valence electron energy-loss spectroscopy of ultrathin SiO2 gate stacks*
    M. Couillard, A. Yurtsever, and D. A. Muller
    Phys. Rev. B 77 (2008), pp. 085318 1-8

  13. Advanced Monochromatic STEM for Nano-Electronics Industry Applications*
    C.H. Tung, M. Bosman and C.K. Cheng
    Microscopy and Analysis 22 EU (2008), pp. 5-8

  14. Nanomaterial electronic structure investigation by valence electron energy loss spectroscopy - An example of doped ZnO nanowires*
    J. Wang, Q. Li, C. Ronning, D. Stichtenoth, S. Müller, D. Tang
    Micron 39 (2008), pp. 703-708

  15. Optimizing EELS acquisition*
    M. Bosman and V.J. Keast
    Ultramicroscopy 108 (2008), pp. 837-846

  16. Formation of guided Cherenkov radiation in silicon-based nanocomposites*
    A. Yurtsever, M. Couillard, D.A. Muller
    Physical Review Letters 100 (2008), art. no. 217402

  17. Dielectric properties of Ti2AlC and Ti2AlN MAX phases: The conductivity anisotropy*
    N. Haddad, E. Garcia-Caurel, L. Hultman, M.W. Barsoum, G. Hug
    Journal of Applied Physics 104 (2008), art. no. 023531

  18. Retrieving the dielectric function of diamond from valence electron energy-loss spectroscopy*
    L. Zhang, R. Erni, J. Verbeeck, G. Van Tendeloo
    Physical Review B 77 (2008), art. no. 195119

  19. The Theory and Interpretation of Electron Energy Loss Near-Edge Fine Structure*
    Peter Rez, David A. Muller
    Annual Review of Materials Research 38 (2008); 535-558

  20. Electron low energy-loss functions of Pb (Mg1/3 Nb2/3) O3: Theory and experiment*
    Ning Lu and Jing Zhu
    Journal of Applied Physics 104 (2008); 034109

  21. Analysis of VEEL spectra of diamond using a dedicated STEM: isolation of Cerenkov loss contributions*
    Eccles JWL, Bangert U
    Journal of Physics Conf. Ser. 126 (2008);  12004

  22. Towards measuring bandgap inhomogeneities in InAs/GaAs quantum dots*
    Kadkhodazadeh S, Ashwin MJ, Jones TS, McComb D
    Journal of Physics Conf. Ser. 126 (2008);  12049

  23. Electron energy-loss spectroscopy in the TEM*
    Raymond F Egerton
    Rep. Prog. Phys. 72 (2009); art. no. 016502

  24. The dielectric response of the H2TiO7 nanotube invstigated by valence electron energy loss spectrometry*
    Junag Wang, Quan Li, L.M. Peng and Marek Malak
    Applied Phys. Lett. 94 (2009) 011915

  25. Structure and bonding at the atomic scale by scanning transmission electron microscopy*
    David A. Muller
    Nature Materials 8 (2009); 263-270

  26. Optical excitations in electron microscopy*
    F.J. García de Abajo
    Review of Modern Physics, 82 (2010); pp. 209-275



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