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1. 研究目的与意义（文献综述）
随着新材料合成技术的发展和热电性能优化方法的提出，研究学者发现了许多新型的热电材料。其中，zintl相化合物，具有“电子晶体声子玻璃”的输运特性，使得其天然具有较高的电导率和较低的热导率。zintl相化合物是一种金属间化合物，通常包含碱金属或者碱土金属元素和p区的金属或金属-非金属分界线上的准金属元素。以cazn2sb2为代表的ab2x2型层状zintl相化合物是zintl相化合物家族的一类体系，其中a一般为碱土金属，b和x位元素形成结构较为复杂的阴离子簇，mg3sb2是ab2x2体系中的一个特例，在晶体中，mg同时占据了a位和b位，处于两种不同的化学状态，这也使其本身具备一些比较独特的物理特性。由于ab2x2类zintl化合物具有天然的a空位缺陷会引入空穴，科研人员对mg3sb2类材料的热电性能研究起初集中于其p型热电性能，zt小于0.9，直到2016年takami等人报道了te掺杂的n型mg3sb1.5bi0.5固溶体zt可达1.5，引起了科研人员的广泛关注，也引发了对于其键合作用、能带结构、散射机制和性能优化的广泛讨论。
mg3sb2是六方层状结构（空间群p-3m1）,可视为由阴离子簇[mg2sb2]2-和mg2 阳离子层交互堆叠而成。在阴离子簇[mg2sb2]2-中mg(2)原子与sb形成四面体配位，层间mg(1)原子和sb原子形成八面体配位。在四面体形成的网络中还存在管状空隙，这些空隙为间隙原子提供了空间，这些空间起初被认为是过量mg可能存在的位置。这一问题被讨论过多次，目前普遍认为该空隙并未容纳过量的mg。
2. 研究的基本内容与方案
1. 研究（设计）的基本内容、目标1) 文献调研，了解mg3sb2类化合物热电性能研究国内外相关研究概况和发展趋势，归纳和总结mg3sb2类化合物热电性能优化的策略、实现途径以及存在问题；2) 根据mg3sb2类化合物热电性能优化过程中存在的问题，确定对电子结构和微观结构实现精确调控的策略和方案；3) 利用mbe制备二维mg3sb2单晶薄膜，并对其电子结构和缺陷结构进行研究； 4) 对所制薄膜进行微观结构分析、电子结构表征及输运性能表征；5) 分析总结数据，撰写毕业论文。
整个系统包括四个大部分，分别是：快速进样腔（fast entry lock chamber）、分子束外延腔（mbe chamber）、低温扫描隧道显微镜腔（lt-stm chamber）以及角分辨光电子能谱腔（arpes chamber）。
3. 研究计划与安排
第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。
明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备的操作。
确定技术方案，并完成开题报告；第4－6周：mg3sb2薄膜热电材料的mbe生长工艺探索；第7－12周：mg3sb2薄膜热电材料的制备、物相分析、形貌分析、电子结构表征和输运性能表征；第13－14周：总结实验数据，补充实验数据，完成并修改毕业论文；第15周：论文答辩。
4. 参考文献（不低于12篇）
[1] zhang j., song l., pedersen s. h., yin h., hung l. t., rgensen m. r. v., –xbix from first principles calculations. journal of applied physics, 126(8), 085104.
[7] shuai j., ge b., mao j., song s., wang y., ren z. (2018). significant role of mg stoichiometry in designing high thermoelectric performance for mg3(sb,bi)2-based n-type zintls. journal of the american chemical society, 140(5), 1910–1915.
[8] zhang j., song l., madsen g. k. h., fischer k. f. f., zhang w., shi x., iversen b. b. (2016). designing high-performance layered thermoelectric materials through orbital engineering. nature communications, 7, 10892.
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