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南科大学生作为第一作者在世界顶级物理期刊发表学术论文曾做四年


更新时间:2019-11-13  浏览刺次数:


  原标题:南科大学生作为第一作者在世界顶级物理期刊发表学术论文,曾做四年“实验狂人”

  该论文由南方科技大学物理系与和北京航空航天大学材料科学与工程学院合作完成:物理系本科毕业生陆强声和其学术导师刘畅完成ARPES的相关实验;物理系博士后吴明辉和合作导师黄丽完成了对硒化锡能带的第一性原理计算;物理系研究助理教授吴笛和合作导师何佳清完成了输运模型的计算,从有效质量的增加解释了硒化锡体系的物理性能。何佳清提出和总体设计该项目,黄丽和刘畅是论文通讯作者。

  热电材料是能够实现热能与电能直接相互转换的新能源材料,在热电制冷和废热发电等方面有着广泛的应用前景,对于提高现有能源利用率和缓解能源危机有重要作用。然而热电材料大规模商业应用面对着成本高效率低的瓶颈,因此,开发利用原料丰富、廉价、低毒的热电材料越来越受到研究者的关注。SnSe作为近年来热电材料中的研究热点,保持着目前热电材料中最高品质因子 (ZT)的世界记录。其优异的热电性能主要来源于其超高的功率因子和超低的晶格热导率。它的低导热性已经成功解释(何佳清等课题组有报道),然而高的功率因子等电性能都间接地进行解释,没有直接和强有力的实验证据。角分辨光电子能谱仪(ARPES)是研究其电属性最好的实验方法,长春警方破获一起利用抖音视频直播诈骗案,它是一种可以直接测量单晶样品能带结构的高端仪器。

  在本论文中,陆强声等利用学校测试中心的ARPES仪器对无掺杂和空穴掺杂的SnSe单晶在不同温度 (80 – 600 K)下的能带结构作了系统性的测量。根据测量和数据分析的结果,他们认为该体系价带顶的空穴有效质量比理论值要大,并且温度越低,有效质量越大。由这一结论出发,结合简单的单带输运模型,他们发现这种有效质量的异常增加可以定量解释该体系在测量温度下的电属性。因此,论文为解释硒化锡热电材料的电学行为提供了一种新的思路。

  值得一提的是,该论文所有ARPES实验结果均为陆强声在刘畅教授的指导下独立获取,其中在600 K高温下的ARPES测量在业界并不多见。陆强声在实验过程中克服了一系列的仪器稳定性问题,显示了他强大的仪器操作能力。

  陆强声是南方科技大学物理系2013级本科生,于今年7月毕业,现已赴美国密苏里大学深造。文章中的实验工作是他在去年年底完成的。自从在大二下学期加入刘畅研究组后,他显示了南科大本科生的科学素养和实验动手能力。他曾经领导一个包括研究生、博士生在内的小组成功调试南京大学购置的一台激光ARPES仪器,受到南京大学教授和学生的好评。

  南方科技大学曾推出2017届南科大毕业生系列报道,陆强声就是其中一位——《每天“沉迷”实验室16小时,南科大学子的大学生活》。

  “我基本上每天都呆在实验室,有时候连睡觉都在实验室。”南科大2013级物理系本科生陆强声说。接受采访时,他刚从南京做完实验回来,5月又将去法国做实验。对实验室爱得“如痴如狂”的他,收到了世界名校美国密苏里大学的录取通知。

  谈到对未来的规划时,他说,希望自己能够在科研方面取得一定成绩,然后回国效力。“南科大真的是一所很棒的学校,无论是它雄厚的师资条件还是先进的仪器设备,都给学生提供了一个很好的平台。在这里,你不仅能够学习新知识,同时也能参与到最前沿的科研中,这种条件非常可贵。”

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