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同步辐射及其在无机材料中的应用进展
刘云鹏, 盛伟繁, 吴忠华
无机材料学报    2021, 36 (9): 901-918.   DOI:10.15541/jim20200703
摘要   (1696 HTML95 PDF(pc) (25262KB)(2589)  

同步辐射是环形加速器中做循环运动的高速电子在经过弯转磁铁时, 沿电子轨道切线方向发射的电磁辐射。作为一类平台型科技基础设施, 同步辐射光源对无机材料的研究和发展起到了重要支撑作用。同步辐射实验技术已经成为现代科学技术不可或缺的研究手段, 无机材料研究是同步辐射技术的主要应用领域之一。相对于用于材料研究的常规光源来说, 同步辐射技术研究无机材料有以下优势: 1)获取的数据质量更高; 2)空间分辨和时间分辨的能力更强; 3)原位和材料服役环境更易模拟; 4)多尺度、多方面、多种类的结构信息同步获取; 5)探测新的结构特性更有可能。同步辐射实验技术有助于解决无机材料领域中的一些关键科学问题, 从而极大地推动了无机材料的研究进展。本文首先简要介绍了同步辐射光源的现状, 以及国内现有三个同步辐射装置: 北京同步辐射装置(Beijing Synchrotron Radiation Facility, BSRF)、上海同步辐射装置(Shanghai Synchrotron Radiation Facility, SSRF)和国家同步辐射实验室(National Synchrotron Radiation Laboratory, NSRL)。然后, 从X射线衍射、散射、谱学、成像等四个方面, 列举了同步辐射技术在无机材料研究中的应用实例。最后, 对同步辐射光源和结构表征技术及其在无机材料中的应用进行了总结与展望。



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图15 ARPES揭示的p-SnSe的电子结构[60]
正文中引用本图/表的段落
热电材料主要通过泽贝克效应和佩尔捷帖效应实现废热发电和电能制冷, 是一种使热能和电能相互转换的绿色能源功能材料。热电材料应用的主要瓶颈是其ZT值很难突破1, 然而已有的一项研究发现无机SnSe单晶材料的高温ZT值达到了2.6。然而, 对于SnSe的电子结构和最重要的空穴掺杂机制还缺乏全面的了解, 理解该材料中高ZT值的机理也具有重要的应用价值。Wang等[60]利用极低温量子输运测量和角分辨光电子能谱(Angle Resolved Photoelectron Spectroscope, ARPES)实验首次揭示了硒化锡的特殊输运性质, 如图15所示。研究发现具有准线性能量色散的独特布丁型价带, 证明SnSe中的p型掺杂是由局部SnSe2微畴相偏析通过界面电荷转移控制的。这一研究为进一步改进具有高效能的热电材料提供了重要依据。
(a) Perspective top and side views of atomic structure of stanene/Bi2Te3; (b) ARPES intensity evolution of CE contours in the 2D Brillouin zone at the specified binding energies; (c) XPS results of Bi4f7/2 core levels. The Bi4f7/2 spectra are measured at 500 eV under room temperature (1 Å=0.1 nm) (colorful figures are available on website) ...
Defects controlled hole doping and multivalley transport in SnSe single crystals
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2018
... 热电材料主要通过泽贝克效应和佩尔捷帖效应实现废热发电和电能制冷, 是一种使热能和电能相互转换的绿色能源功能材料.热电材料应用的主要瓶颈是其ZT值很难突破1, 然而已有的一项研究发现无机SnSe单晶材料的高温ZT值达到了2.6.然而, 对于SnSe的电子结构和最重要的空穴掺杂机制还缺乏全面的了解, 理解该材料中高ZT值的机理也具有重要的应用价值.Wang等[60]利用极低温量子输运测量和角分辨光电子能谱(Angle Resolved Photoelectron Spectroscope, ARPES)实验首次揭示了硒化锡的特殊输运性质, 如图15所示.研究发现具有准线性能量色散的独特布丁型价带, 证明SnSe中的p型掺杂是由局部SnSe2微畴相偏析通过界面电荷转移控制的.这一研究为进一步改进具有高效能的热电材料提供了重要依据. ...

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