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半導體物理學（第7版）

為了解決碳鋅電池壽命的問題，作者劉恩科 這樣論述：

本書以正確闡述物理概念為主，輔以必要的數學推導，理論分析有一定深度，但又不是把基本物理概念淹沒在繁瑣的數學運算中，使讀者通過學習，達到對半導體中的各種基本物理現象有一全面正確的概念，建立起清晰的半導體物理圖像，為後續課程的學習，研究工作的開展，理解各種半導體器件，積體電路的工作機理打下良好的基礎。 西安交通大學電子與資訊工程學院微電子學系教授﹑博士生導師，一直從事教學及科研工作。對本科生講授過《普通物理學》﹑《原子物理學》﹑《固體物理學》﹑《半導體物理學》，《半導體物理與器件》﹑《半導體器件工藝》﹑《半導體物理與工藝實驗》。對碩士生講授過《太陽電池物理》﹑《半導體集成光學》

。對博士生講授過《半導體光電子學和光集成》等課程。 第1章 半導體中的電子狀態 1.1 半導體的晶格結構和結合性質 1.1.1 金剛石型結構和共價鍵 1.1.2 閃鋅礦型結構和混合鍵 1.1.3 纖鋅礦型結構 3 1.2 半導體中的電子狀態和能帶 4 1.2.1 原子的能級和晶體的能帶 4 1.2.2 半導體中電子的狀態和能帶 1.2.3 導體、半導體、絕緣體的能帶 1.3 半導體中電子的運動 有效品質 1.3.1 半導體中 E(k)與k 的關係［3］ 1.3.2 半導體中電子的平均速度 1.3.3 半導體中電子的加速度 1.3.4 有效品質的意義 1.4 本征半導體的導電

機構空穴 ［3］ 1.5 迴旋共振［4］ 1.5.1 k 空間等能面 1.5.2 迴旋共振 1.6 矽和鍺的能帶結構 1.6.1 矽和鍺的導帶結構 1.6.2 矽和鍺的價帶結構 1.7 ⅢⅤ族化合物半導體的能帶結構 ［7］ 1.7.1 銻化銦的能帶結構 1.7.2 砷化鎵的能帶結構 ［8］ 1.7.3 磷化鎵和磷化銦的能帶結構 1.7.4 混合晶體的能帶結構 ★1.8 ⅡⅥ族化合物半導體的能帶結構 ★1.8.1 二元化合物的能帶結構 ★1.8.2 混合晶體的能帶結構 ★1.9 Si 1- x Ge x 合金的能帶 ★1.10 寬禁帶半導體材料 ★1.10.1 GaN、AlN的晶格結構和能帶

［18］ ★1.10.2 SiC的晶格結構與能帶 習題 參考資料 第2章 半導體中雜質和缺陷能級 2.1 矽、鍺晶體中的雜質能級 2.1.1 替位式雜質 間隙式雜質 2.1.2 施主雜質、施主能級 2.1.3 受主雜質、受主能級 39 2.1.4 淺能級雜質電離能的簡單計算 ［２，３］ 2.1.5 雜質的補償作用 2.1.6 深能級雜質 2.2 ⅢⅤ族化合物中的雜質能級 ★2.3 氮化鎵、氮化鋁、碳化矽中的雜質能級 0 2.4 缺陷、位錯能級 2.4.1 點缺陷 2.4.2 位錯 3 習題 參考資料 5 第3章 半導體中載流子的統計分佈 3.1 狀態密度 ［1，2］ 3.1.1 k空間

中量子態的分佈 3.1.2 狀態密度 3.2 費米能級和載流子的統計分佈 3.2.1 費米分佈函數 3.2.2 玻耳茲曼分佈函數 3.2.3 導帶中的電子濃度和價帶中的空穴濃度 3.2.4 載流子濃度乘積n ０p ０ 3.3 本征半導體的載流子濃度 3.4 雜質半導體的載流子濃度 3.4.1 雜質能級上的電子和空穴 3.4.2 n型半導體的載流子濃度 3.5 一般情況下的載流子統計分佈 3.6 簡並半導體 ［2，5］ 3.6.1 簡並半導體的載流子濃度 3.6.2 簡並化條件 3.6.3 低溫載流子凍析效應 3.6.4 禁帶變窄效應 3.7 電子佔據雜質能級的概率 ［2，6，7］ 3.7.1

電子佔據雜質能級概率的討論 3.7.2 求解統計分佈函數 習題 參考資料 第4章 半導體的導電性 4.1 載流子的漂移運動和遷移率 4.1.1 歐姆定律 4.1.2 漂移速度和遷移率 4.1.3 半導體的電導率和遷移率 4.2 載流子的散射 4.2.1 載流子散射的概念 4.2.2 半導體的主要散射機構 ［1］ 4.3 遷移率與雜質濃度和溫度的關係 4.3.1 平均自由時間和散射概率的關係 4.3.2 電導率、遷移率與平均自由時間的關係 4.3.3 遷移率與雜質和溫度的關係 4.4 電阻率及其與雜質濃度和溫度的關係 4.4.1 電阻率和雜質濃度的關係 4.4.2 電阻率隨溫度的變化 ★4.5

玻耳茲曼方程 ［１１］ 、電導率的統計理論 ★4.5.1 玻耳茲曼方程 ★4.5.2 弛豫時間近似 ★4.5.3 弱電場近似下玻耳茲曼方程的解 ★4.5.4 球形等能面半導體的電導率 4.6 強電場下的效應 ［１２］ 、熱載流子 4.6.1 歐姆定律的偏離 ★4.6.2 平均漂移速度與電場強度的關係 ★4.7 多能谷散射、耿氏效應 ★4.7.1 多能穀散射、體內負微分電導 ★4.7.2 高場疇區及耿氏振盪 習題 參考資料 第5章 非平衡載流子 5.1 非平衡載流子的注入與複合 5.2 非平衡載流子的壽命 5.3 准費米能級 5.4 複合理論 5.4.1 直接複合 5.4.2 間接複合 5.

4.3 表面複合 5.4.4 俄歇複合 5.5 陷阱效應 5.6 載流子的擴散運動 5.7 載流子的漂移擴散，愛因斯坦關係式 5.8 連續性方程式 5.9 矽的少數載流子壽命與擴散長度 參考資料 第6章 pn結 6.1 pn結及其能帶圖 6.1.1 pn結的形成和雜質分佈 ［１～３］ 6.1.2 空間電荷區 6.1.3 pn結能帶圖 6.1.4 pn結接觸電勢差 6.1.5 pn結的載流子分佈 6.2 pn結電流電壓特性 6.2.1 非平衡狀態下的pn結 6.2.2 理想pn結模型及其電流電壓方程 ［４］ 6.2.3 影響pn結電流電壓特性偏離理想方程的各種因素 ［1，2，5］ 6.3 pn

結電容 ［1，2，6］ 6.3.1 pn結電容的來源 6.3.2 突變結的勢壘電容 6.3.3 線性緩變結的勢壘電容 6.3.4 擴散電容 6.4 pn結擊穿 ［1，2，8，9］ 6.4.1 雪崩擊穿 6.4.2 隧道擊穿(齊納擊穿) ［１0］ 6.4.3 熱電擊穿 6.5 pn結隧道效應 ［1，10］ 習題 參考資料 第7章 金屬和半導體的接觸 7.1 金屬半導體接觸及其能級圖 7.1.1 金屬和半導體的功函數 7.1.2 接觸電勢差 7.1.3 表面態對接觸勢壘的影響 7.2 金屬半導體接觸整流理論 7.2.1 擴散理論 7.2.2 熱電子發射理論 7.2.3 鏡像力和隧道效應的影響 7

.2.4 肖特基勢壘二極體 7.3 少數載流子的注入和歐姆接觸 7.3.1 少數載流子的注入 7.3.2 歐姆接觸 習題 參考資料 第8章 半導體表面與MIS結構 8.1 表面態 8.2 表面電場效應 ［5，6］ 8.2.1 空間電荷層及表面勢 8.2.2 表面空間電荷層的電場、電勢和電容 8.3 MIS結構的CV特性 8.3.1 理想MIS結構的CV特性 ［5，7］ 8.3.2 金屬與半導體功函數差對MIS結構CV特性的影響 ［5］ 8.3.3 絕緣層中電荷對MIS結構CV特性的影響 ［7］ 8.4 矽—二氧化矽系統的性質 ［7］ 8.4.1 二氧化矽中的可動離子 ［8］ 8.4.

2 二氧化矽層中的固定表面電荷 ［7］ 8.4.3 在矽—二氧化矽介面處的快介面態 ［5］ 8.4.4 二氧化矽中的陷阱電荷 ［7］ 8.5 表面電導及遷移率 8.5.1 表面電導 ［1］ 8.5.2 表面載流子的有效遷移率 ★8.6 表面電場對pn結特性的影響 ［7］ ★8.6.1 表面電場作用下pn結的能帶圖 ★8.6.2 表面電場作用下pn結的反向電流 ★8.6.3 表面電場對pn結擊穿特性的影響 ★8.6.4 表面純化 習題 參考資料 第9章 半導體異質結構 9.1 半導體異質結及其能帶圖 ［7～9］ 9.1.1 半導體異質結的能帶圖 9.1.2 突變反型異質結的接觸電勢差及勢壘區寬

度 9.1.3 突變反型異質結的勢壘電容 ［4～8］ 9.1.4 突變同型異質結的若干公式 9.2 半導體異質pn結的電流電壓特性及注入特性 9.2.1 突變異質pn結的電流—電壓特性 ［7，17］ 9.2.2 異質pn結的注入特性 ［17］ 9.3 半導體異質結量子阱結構及其電子能態與特性 9.3.1 半導體調製摻雜異質結構介面量子阱 9.3.2 雙異質結間的單量子阱結構 9.3.3 雙勢壘單量子阱結構及共振隧穿效應 ［25］ ★9.4 半導體應變異質結構 ★9.4.1 應變異質結 ★9.4.2 應變異質結構中應變層材料能帶的改性 ★9.5 GaN基半導體異質結構 ★9.5.1 GaN,Al

GaN和InGaN的極化效應 ★9.5.2 Al x Ga 1- x N/GaN異質結構中二維電子氣的形成 ★9.5.3 In x Ga 1- x N/GaN異質結構 9.6 半導體超晶格 習題 參考資料 第10章 半導體的光學性質和光電與發光現象 10.1 半導體的光學常數 10.1.1 折射率和吸收係數 10.1.2 反射係數和透射係數 10.2 半導體的光吸收 ［1，2］ 10.2.1 本征吸收 10.2.2 直接躍遷和間接躍遷 10.2.3 其他吸收過程 10.3 半導體的光電導 ［6，7］ 10.3.1 附加電導率 10.3.2 定態光電導及其弛豫過程 10.3.3 光電導靈敏度及

光電導增益 10.3.4 複合和陷阱效應對光電導的影響 10.3.5 本征光電導的光譜分佈 10.3.6 雜質光電導 10.4 半導體的光生伏特效應 ［8］ 10.4.1 pn結的光生伏特效應 10.4.2 光電池的電流電壓特性 10.5 半導體發光 ［9，10］ 10.5.1 輻射躍遷 10.5.2 發光效率 10.5.3 電致發光激發機構 10.6 半導體鐳射 ［11～14］ 10.6.1 自發輻射和受激輻射 10.6.2 分佈反轉 10.6.3 pn結雷射器原理 10.6.4 鐳射材料 10.7 半導體異質結在光電子器件中的應用 10.7.1 單異質結雷射器 10.7.2 雙異質結雷射器

10.7.3 大光學腔雷射器 習題 參考資料 第11章 半導體的熱電性質 11.1 熱電效應的一般描

化學電源技術及其應用

為了解決碳鋅電池壽命的問題，作者楊貴恆，楊玉祥，王秋虹，王華清 這樣論述：

本書在闡述化學電源理論基礎和基本概念的基礎上，系統地講述了各種主要化學電源的基本結構、工作原理、主要性能、應用前景及其使用維護方法。本書內容包括化學電源理論基礎、化學電源概論、鉛酸蓄電池、鹼性蓄電池（鎘鎳蓄電池、氫化物鎳蓄電池以及鋅銀蓄電池）、鋰離子電池、燃料電池、一次電池（鋅錳電池、鋅氧化銀原電池以及鋰原電池）和其他化學電源（金屬空氣電池、電化學電容器以及氧化還原液流電池）。本書注重理論聯系實際，既適合高等院校相關專業作為教材或參考書使用，也適合相關工程技術人員和管理人員查閱，還可供具有高中以上文化程度准備從事化學電源相關工作的人員自學。 第1章化學電源理論基礎0011.

1化學基礎知識0011.1.1原子和原子量0011.1.2分子和分子式0031.1.3元素和元素符號0051.2溶液與溶液濃度0061.2.1溶液0061.2.2溶解過程0091.2.3溶液的濃度0101.2.4溶液的配制0111.3電解質溶液0121.3.1電解質的種類0121.3.2離子與水分子的作用0131.3.3強電解質溶液的活度0131.3.4電解質溶液的導電0151.4原電池與電池的可逆性0161.4.1氧化還原反應0161.4.2原電池0171.4.3可逆電極0191.4.4電池的可逆性0201.5電極電位與能斯特方程0211.5.1電動勢的形成0211.5.2標准電極電位024

1.5.3濃度對電極電位的影響0311.5.4電極電位的能斯特方程0311.5.5電池電動勢的能斯特方程式0321.5.6電極電位的應用0331.6電解與電解定律0351.6.1電解原理0351.6.2分解電壓0361.6.3電極極化0391.6.4電解產物0431.6.5電解定律045習題與思考題046第2章化學電源概論0492.1化學電源的工作原理與組成0492.1.1化學電源的工作原理0492.1.2化學電源的組成0502.1.3化學電源的表示方法0512.2化學電源的分類0522.2.1按電解質（液）的類型分類0522.2.2按活性物質的存在方式分類0522.2.3按電池的特點分類05

22.2.4按電池工作性質及儲存方式分類0522.3化學電源的應用與發展0532.3.1化學電源的選擇0532.3.2化學電源的應用0542.3.3化學電源的發展0552.4化學電源的性能0572.4.1電動勢與開路電壓0572.4.2內阻0582.4.3放電電壓與充電電壓0592.4.4容量與比容量0602.4.5能量與比能量0622.4.6功率與比功率0642.4.7效率與壽命0652.4.8儲存性能與自放電0662.5多孔電極理論0672.5.1多孔電極的分類0672.5.2多孔電極的結構特點0672.5.3多孔電極的行為0692.5.4多孔電極過程070習題與思考題075第3章鉛酸蓄電

池0763.1概述0763.1.1鉛酸蓄電池的發展史0763.1.2鉛酸蓄電池的分類0783.1.3鉛酸蓄電池的型號編制0793.1.4鉛酸蓄電池的特點0813.2鉛酸蓄電池的構造0813.2.1電極0823.2.2電解液0823.2.3隔板（膜）0843.2.4電池槽0853.2.5排氣栓0863.2.6附件0873.2.7裝配方式0873.3鉛酸蓄電池的工作原理0893.3.1放電過程0893.3.2充電過程0893.3.3蓄電池密封原理0903.4鉛酸蓄電池的性能0923.4.1內阻特性0923.4.2電壓特性0943.4.3容量特性1003.4.4自放電特性1053.4.5壽命特性10

93.5鉛酸蓄電池的充電方法1103.5.1恆流充電法1103.5.2恆壓充電法1113.5.3分級恆流充電法1113.5.4先恆流后恆壓充電法1123.5.5限流恆壓充電法1123.5.6快速充電1123.5.7浮充充電1143.6鉛酸蓄電池的運行方式1143.6.1充放電運行方式1143.6.2全浮充運行方式1153.6.3半浮充運行方式1173.7鉛酸蓄電池的失效模式1183.7.1極板硫化1183.7.2內部短路1213.7.3極板反極1223.7.4正極板柵腐蝕1233.7.5失水1243.7.6熱失控1253.7.7負極匯流排腐蝕1263.8鉛酸蓄電池的維護1273.8.1安裝方法

1273.8.2充電維護方法1273.8.3日常維護1293.8.4剩余容量的測量131習題與思考題133第4章鹼性蓄電池1354.1鎘鎳蓄電池1354.1.1概述1354.1.2基本組成1374.1.3基本結構1404.1.4工作原理1424.1.5主要性能1444.1.6使用與維護1484.2氫化物鎳蓄電池1534.2.1概述1534.2.2基本結構1544.2.3工作原理與密封原理1594.2.4主要性能1604.2.5使用與維護1634.3鋅銀蓄電池1644.3.1概述1644.3.2基本結構1674.3.3工作原理1684.3.4主要性能1694.3.5使用與維護174習題與思考題1

80第5章鋰離子電池1825.1概述1825.1.1發展歷史1825.1.2分類與特點1845.1.3應用前景1865.2液態鋰離子電池1875.2.1基本結構1875.2.2工作原理1945.2.3主要性能1955.2.4使用與維護1975.3聚合物鋰離子電池1985.3.1主要特點1985.3.2基本結構1985.3.3主要性能200習題與思考題200第6章燃料電池2026.1燃料電池概述2026.1.1發展歷史2026.1.2主要特點與分類2036.1.3基本組成與工作原理2056.1.4燃料電池系統2056.2燃料電池的性能2076.2.1電動勢2076.2.2理論效率2086.2.3

極化行為2086.2.4實際效率2096.2.5其他性能2096.3鹼性燃料電池2106.3.1工作原理2116.3.2基本結構2116.3.3CO2的毒化與吸收2156.4磷酸燃料電池2166.4.1工作原理2176.4.2基本結構2186.4.3PAFC發電系統2206.4.4工作條件對電池性能的影響2226.5熔融碳酸鹽燃料電池2236.5.1工作原理2246.5.2基本結構2256.5.3MCFC發電系統2286.5.4工作條件對電池性能的影響2296.6固體氧化物燃料電池2306.6.1工作原理2316.6.2基本結構2326.6.3SOFC電池組2426.6.4SOFC發電系統24

56.7質子交換膜燃料電池2476.7.1工作原理2476.7.2基本結構2486.7.3水與熱的管理2566.7.4電池性能2606.7.5電池系統2626.7.6應用前景264習題與思考題265……第7章一次電池267第8章其他化學電源298參考文獻322 化學電源是一種將物質的化學能直接轉化為電能的裝置。自1859年法國著名的物理學家、發明家普蘭特（GastonPlanté）研發了世界上第一塊鉛酸蓄電池，1868年法國工程師勒克朗謝（C.Leclanche）發明了采用NH4Cl水溶液作電解質溶液的鋅二氧化錳電池以來，化學電源經歷了近160年的發展歷史。特別是目前能源緊缺

急需各種替代能源、各種用電器具對高能化學電源的需求以及材料科學的發展給新型化學電源的開發提供了各種新型材料，使得傳統的化學電源的性能得以提高，而且出現了許多新型的化學電源。這些性能優越的化學電源如鋰一次電池、鋰離子電池、金屬氫化物鎳電池和質子交換膜燃料電池等，在交通、航空航天、電子、通信和家用電器等領域都有着很好的應用前景。本書在闡述化學電源理論基礎和基本概念的基礎上，系統地講述了各種主要化學電源的基本結構、工作原理、主要性能、應用前景及其使用維護方法。全書共分8章：第1章化學電源理論基礎，主要講述了化學基礎知識、溶液與溶液濃度、電解質溶液、原電池與電池的可逆性、電極電位與能斯特方程、電解與電

解定律等；第2章化學電源概論，對化學電源的工作原理與組成、分類、應用與發展、主要性能以及多孔電極理論做了概述；第3章~第8章，分別對鉛酸蓄電池、鹼性蓄電池（鎘鎳蓄電池、氫化物鎳蓄電池以及鋅銀蓄電池）、鋰離子電池、燃料電池、一次電池（鋅錳電池、鋅氧化銀原電池以及鋰原電池）和其他化學電源（金屬空氣電池、電化學電容器以及氧化還原液流電池）的結構、工作原理、主要性能特點、使用維護方法及常見失效模式等進行了詳細論述。本書由楊貴恆、楊玉祥（重慶市公安局科技信息處）、王秋虹、王華清編着，劉凡、李銳、強生澤、向成宣、劉揚、任開春、張穎超、曹均燦、張瑞偉、文武松、聶金銅、龔利紅、金麗萍、趙英、劉小麗、楊波、楊翱

、張偉、楊科目、雷紹英、李光蘭、鄒洪元、陳昌碧、楊貴文、徐樹清、楊芳、付保良、溫中珍、余江、蔣王莉、張傳富、楊勝、楊蕾、楊楚渝、王濤、吳偉麗等做了大量的資料搜集與整理工作。在編寫過程中，特別參考了王秋虹和王華清兩位老師以前編寫的化學電源講義，在此表示衷心感謝！本書內容通俗易懂、實用性強，既適合高等院校相關專業作為教材或參考書使用，也適合相關工程技術人員和管理干部查閱，還可供具有高中以上文化程度准備從事化學電源相關工作的人員自學。隨着化學電源技術的快速發展，其新理論、新材料和新工藝等不斷涌現，限於編者水平，書中難免有疏漏和不妥之處，懇請廣大讀者批評指正。編著者

透過臨場與原位光譜影像技術探索電化學能源材料

為了解決碳鋅電池壽命的問題，作者黃貞睿 這樣論述：

近年來，隨著快速發展的電動車、穿戴式電子裝置與3C電子產品，對於儲存的需求也跟著與日俱增。然而，現今商業化鋰離子電池已逐漸達到其理論能量密度與電容量值，無法滿足更高之需求，發展下一世代高能量密度、高安全性、低成本、長壽命之儲能裝置乃是刻不容緩。針對此議題，可充放電之不同金屬電池因具有下列優點而非常具有潛力：(1) 使用低還原電位金屬實現更高能量密度 (如鋰金屬)；(2) 可與轉化型正極材料(如硫、氧氣)搭配得到更高電容量與能量密度；(3)可透過組裝無陽極金屬電池進一步提升能量密度，且大幅降低生產成本與增加安全性；(4)使用地球富含與化學更加穩定之金屬元素(如鋅、鋁)作為負極材料以大幅降低生產

成本與提升安全性。然而，如何提升金屬電池之充放電效能以達成商業化標準有賴於對正負極材料之反應機制的基礎科學了解，包括不同正極材料之充放電反應機制與金屬負極之沉積溶解機制。為此，臨場與原位之光譜與影像技術可做為一非常有力的工具用來分析材料結構與形貌在電池充放電過程中的演變，對於探索電化學儲能材料提供深入且全面的洞見。本研究透過不同臨場(in-situ)與原位(in-operando)之光譜與影像技術探索不同金屬電池內部的各種反應機制，共分為三大主題與四個章節。第一章節旨在解析硫化聚丙烯腈(Sulfurized-polyacrylonitrile, S-cPAN)之分子結構與其合成機制，透過結合密

度泛函理論計算(Density Function Theory, DFT)、X射線光電子能譜學與固態核磁共振光譜分析，提出S-cPAN分子結構中含有兩種氮原子環境(吡啶氮與吡咯氮)存在。此雙重氮環境不僅在材料合成時有效吸附S2分子，且催化了N-S共價鍵的生成，有別於以往文獻報導的單一C-S共價鍵。此外，透過理論計算之結果，本研究亦提出此兩種共價鍵於材料合成時的生成機制。第二部分則利用臨場拉曼光譜與X光吸收光譜，結合DFT理論計算，解析S-cPAN在鋰硫電池中的充放電機制。結果顯示，有別於傳統硫碳復合正極之「固態-液態-固態」轉化反應，S-cPAN進行一「固態-固態」轉化反應。小分子硫(-Sx-

, 2≤x≤4)透過C-S與N-S共價鍵附著於PAN之高分子鏈上，在放電池透過先斷開S-S共價鍵後斷開C-S與N-S共價鍵，直接於高分子鏈上還原，進而消除了多硫化物(Polysulfides)的穿梭效應(Shuttle-effect)。此外，亦發現碳化PAN之高分子鏈會參與其電荷補償反應，且可在S-cPAN完全鋰化時有效的化學性吸附硫化鋰(Li2S)於高分子鏈含氮側，進而提高此硫化高分子之反應可逆性與穩定性。其次在第三部分結合臨場光學顯微鏡(Optical Microscopy, OM)與穿透視X光顯微鏡(Transmission X-ray Microscopy, TXM)技術觀測鋰金屬之沉

積溶解行為，提出其對應之成核(Nucleation)、枝晶(Dendrite)/失活鋰(Dead-Li)生長機制。並提出一整合式解析策略(Integrated protocol)進行無陽極鋰金屬電池(Anode-free Li-metal batteries, AFLMBs)中之各項不可逆庫倫效率的來源判別與定量分析。透過分析此整合策略拆解出之訊息，能對無陽極鋰金屬電池乃至鋰金屬電池皆擁有更深入的了解，對於未來的研究提供更全面的認識與方向。第四部分透過互補的原位X光繞射光譜與TXM觀測並探討鋅金屬於高濃度雙鹽類水系電解液中沉積溶解時之結構與形貌演化，以及與其相關之鈍化層(Passivation

layer)生成機制。結果顯示高濃度鹽類可有效降低自由水分子(Free water)含量，抑制鋅金屬水解副反應的發生，並生成堅固且較為平滑的鈍化層以抑制枝晶生長。研究結果對於水系電解液設計與鋅枝晶抑制提出洞見的資訊。本研究展示了臨場與原位之光譜影像技術在解析電化學能源材料內部的複雜反應機制，與金屬電池中不同金屬沉積溶解行為扮演的重要角色。透過臨場與原位技術得到之深入且全面的訊息，可對於近一步提升金屬電池充放電效能提出有效的策略，最終實現商業化高能量密度、高安全性、低成本且長循環壽命的電化學儲能裝置。