4D-STEM 데이터를 이용한 3차원 원자구조 결정 방법 및 3차원 원자구조 결정 장치
3D ATOMIC STRUCTURE DETERMINATION METHOD AND A 3D ATOMIC STRUCTURE DETERMINATION DEVICE USING 4D-STEM DATA
특허 요약
본 발명의 일실시예에 따른 4D-STEM 데이터를 이용한 3차원 원자구조 결정 방법은 원자구조의 제1회절(diffraction) 이미지를 포함하는 4D-STEM(Scanning Transmission Electron Microscopy) 데이터를 수집하는 수집단계; 상기 수집한 4D-STEM 데이터를 이용하여 상기 원자구조의 3차원 부피데이터를 계산하는 계산단계; 상기 계산된 3차원 부피데이터를 2차원으로 투영하여 제2회절 이미지를 생성하는 생성단계; 상기 생성된 제2회절 이미지와 상기 4D-STEM 데이터의 제1회절 이미지를 비교하여 오류 함수를 도출하는 도출단계; 및 상기 오류 함수가 최소가 되도록 상기 3차원 부피데이터를 갱신하는 갱신단계;를 포함한다.
청구항
번호청구항
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제 8항에 있어서,상기 투영부는 다중 슬라이스(Multislice) 방법으로 상기 3차원 부피데이터를 나누고, 각각의 슬라이스를 2차원으로 투영하여 제2회절 이미지를 생성하는 것을 특징으로 하는, 4D-STEM 데이터를 이용한 3차원 원자구조 결정 장치.

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분석 대상인 표본 입자의 원자구조의 제1회절(diffraction) 이미지를 포함하는 4D-STEM(Scanning Transmission Electron Microscopy) 데이터를 수집하는 수집단계;수집한 4D-STEM 데이터를 이용하여 상기 원자구조의 3차원 부피데이터를 계산하는 계산단계;계산된 3차원 부피데이터를 2차원으로 투영하여 제2회절 이미지를 생성하는 생성단계;생성된 제2회절 이미지와 상기 4D-STEM 데이터의 제1회절 이미지를 비교하여 오류 함수를 도출하는 도출단계; 및상기 오류 함수가 최소가 되도록 상기 3차원 부피데이터를 갱신하는 갱신단계;를 포함하는, 4D-STEM 데이터를 이용한 3차원 원자구조 결정 방법.

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제 1항에 있어서, 상기 오류 함수는 경사 하강법(gradient descent)에 의해 최소값으로 수렴하는 것을 특징으로 하는, 4D-STEM 데이터를 이용한 3차원 원자구조 결정 방법.

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제 1항에 있어서, 상기 4D-STEM 데이터의 제1회절 이미지는 상기 원자구조 스캔을 위해 전자 빔을 조사하는 프로브에서 상기 원자구조로의 복수의 각도 및 위치에서 상기 원자구조를 스캔하여 저장한 2차원 이미지인 것을 특징으로 하는, 4D-STEM 데이터를 이용한 3차원 원자구조 결정 방법.

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제 3항에 있어서, 상기 생성단계에서, 상기 프로브에 의해 상기 원자구조로 조사되는 전자 빔 방향으로 상기 3차원 부피데이터를 복수 개의 슬라이스로 나누고,상기 복수 개의 슬라이스를 상기 전자 빔 방향으로 투영하여 제 2회절 이미지를 생성하는 것을 특징으로 하는, 4D-STEM 데이터를 이용한 3차원 원자구조 결정 방법.

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제 1항에 있어서, 상기 4D-STEM 데이터를 이용한 3차원 원자구조 결정 방법에서,상기 갱신단계 이후, 상기 갱신된 3차원 부피데이터를 정규화하는 정규화단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 4D-STEM 데이터를 이용한 3차원 원자구조 결정 방법.

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제 5항에 있어서, 상기 정규화단계에서, 상기 3차원 부피데이터의 모든 음의 픽셀값들을 0으로 변환하는 것을 특징으로 하는, 4D-STEM 데이터를 이용한 3차원 원자구조 결정 방법.

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제 1항에 있어서, 상기 계산단계에서, 상기 원자구조의 3차원 부피데이터를 계산하기 이전에 상기 3차원 부피데이터를 초기화하는 것을 특징으로 하는, 4D-STEM 데이터를 이용한 3차원 원자구조 결정 방법.

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청구항 1의 4D-STEM 데이터를 이용한 3차원 원자구조 결정 방법을 수행하기 위한 4D-STEM 데이터를 이용한 3차원 원자구조 결정 장치에 있어서,상기 원자구조의 제1회절(diffraction) 이미지를 포함하는 4D-STEM(Scanning Transmission Electron Microscopy) 데이터를 수집하는 수집부;상기 수집부가 수집한 상기 4D-STEM 데이터로 상기 원자구조의 3차원 부피데이터를 계산하는 처리부;상기 처리부가 계산한 상기 3차원 부피데이터를 2차원으로 투영하여 제2회절 이미지를 생성하는 투영부;상기 제1회절 이미지와 상기 투영부에 의해 생성된 제2회절 이미지를 비교하여 오류 함수를 생성하는 오류함수부;상기 오류함수부가 생성한 상기 오류 함수가 최소가 되도록 상기 3차원 부피데이터를 갱신하는 갱신부;를 포함하는, 4D-STEM 데이터를 이용한 3차원 원자구조 결정 장치.

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제 8항에 있어서,4D-STEM 데이터를 이용한 3차원 원자구조 결정 장치는 상기 갱신된 3차원 부피데이터를 정규화하는 정규화부를 더 포함하고, 상기 정규화부는 상기 3차원 부피데이터의 모든 음의 픽셀값들을 0으로 변환하는 것을 특징으로 하는, 4D-STEM 데이터를 이용한 3차원 원자구조 결정 장치.