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）

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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。

一个典型的VUV光谱技术应用实例是荧光粉体材料CaSi_10-_nAl₂₊_nO_nN_16-_n:xEu2+(m=2, n=0~1, x=0.1%~8%) 发光特性的研究, 如图16所示。Wang等[61]利用VUV-UV激发谱对CaSi_10-_nAl₂₊_nO_nN_16-_n:xEu2+材料发光特性的实验研究表明: 在254 nm的紫外线激发下, 该材料可持续发出黄光, 并且持续时间与Eu2+和氧气的浓度密切相关。当n=0, x=0.5%时, 发光持续时间可达60 min。这一研究揭示了电子作为载流子在紫外线激发过程中直接从Eu2+的4f基态激发到导带(Conduction Band, CB), 相关材料在防伪和信息存储方面具有潜在的应用价值。

ARPES measures band dispersions along high-symmetry directions of Z-Γ-Z (a), U-Y-U (b), and Y-Γ-Y (c), taken with 50 eV photon energy. The second derivative plots (d) and (e), corresponding to (a) and (b), respectively, directly compared with the DFT calculations, in which the weight of Sn5s and Se4p orbitals are represented by light blue and yellow, respectively; Close-up of the top VBs along Γ-Z reveals pronounced differences between the theoretical band dispersion (f) and the ARPES measured results (g), as highlighted by the X-shaped dashed lines; (h) Schematic plot of a pudding-moul shaped VB with corrugations, which leads to giant S due to the band geometry effect with inset showing the ARPES cut directions in the projected two-dimensional first Brillouin zone (BZ) (1 Å=0.1 nm) ...

Yellow persistent luminescence and electronic structure of Ca-α-Sialon: Eu2+

2020

... 一个典型的VUV光谱技术应用实例是荧光粉体材料CaSi_10-_nAl₂₊_nO_nN_16-_n:xEu2+(m=2, n=0~1, x=0.1%~8%) 发光特性的研究, 如图16所示.Wang等[61]利用VUV-UV激发谱对CaSi_10-_nAl₂₊_nO_nN_16-_n:xEu2+材料发光特性的实验研究表明: 在254 nm的紫外线激发下, 该材料可持续发出黄光, 并且持续时间与Eu2+和氧气的浓度密切相关.当n=0, x=0.5%时, 发光持续时间可达60 min.这一研究揭示了电子作为载流子在紫外线激发过程中直接从Eu2+的4f基态激发到导带(Conduction Band, CB), 相关材料在防伪和信息存储方面具有潜在的应用价值. ...

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