研究目的
研究锗同位素效应对n型Ba8Ga16Ge30笼形化合物晶体结构和电子-声子相互作用的影响，特别是用Ge-76替代时如何引起笼体畸变和无序化。
研究成果
研究表明，通过键角而非键长的变化，Ge-76同位素替代会在n型BGG中引发笼状结构畸变，导致无序度增加和强烈的电子-声子耦合。这为通过同位素工程调控热电性能提供了一种新方法。
研究不足
该研究仅限于特定的BGG笼形物样品，可能无法推广至其他材料。由于锗-锗与锗-镓对的共价半径相近，EXAFS技术难以区分二者。这些发现基于实验室规模的实验，应用于工业领域可能需要进一步验证。
1：实验设计与方法选择：
本研究结合使用Cs校正的高角环形暗场扫描透射电子显微镜（HAADF-STEM）进行原子尺度成像，以及锗K边扩展X射线吸收精细结构（EXAFS）分析局部结构和无序性。样品包括p型、n型和锗同位素替代（Ge-76）的BGG单晶。
2：样品选择与数据来源：
p型、n型和同位素替代的BGG单晶采用自熔法生长。通过电感耦合等离子体（ICP）和X射线衍射（XRD）验证成分和结构。EXAFS数据在同步辐射设施上采集。
3：实验设备与材料清单：
设备包括用于STEM-HAADF的JEM-ARM200F电子显微镜（工作电压200 kV）、XAFS站点的Si（111）双晶单色器、研磨样品的研钵和研杵、样品制备用的透明胶带，以及用于EXAFS数据分析的Athena和Artemis软件程序。
4：实验步骤与操作流程：
将晶体研磨成粉末，过筛后固定在透明胶带上进行EXAFS测量。HAADF-STEM图像沿[100]方向拍摄。EXAFS数据采用标准技术进行处理和拟合，包括背景扣除、归一化和傅里叶变换。
5：数据分析方法：
基于IFEFFIT程序分析EXAFS数据，提取配位数、键长和均方位移等参数。对第一配位壳层进行拟合，考虑Ge-Ge和Ge-Ga对的贡献。
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electron microscope
JEM-ARM200F
JEOL
Used for Cs-corrected high-angle annular dark-field scanning transmission electron microscopy (HAADF-STEM) to obtain atomic-scale images of the samples.
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monochromator
Si (111) double crystal
Used at synchrotron radiation facilities for EXAFS measurements to select specific X-ray energies.
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software
Athena
IFEFFIT
Used for EXAFS data reduction, including background subtraction and normalization.
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software
Artemis
IFEFFIT
Used for EXAFS data fitting and simulation to extract structural parameters.
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