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系統識別號 U0002-0907201911111700
中文論文名稱 化學還原法之反應條件對熱電材料SnSe之電子與原子結構之影響
英文論文名稱 Effect of the processing conditions on the electronic and atomic structures of the thermoelectric SnSe prepared by chemical reduction method
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 物理學系碩士班
系所名稱(英) Department of Physics
學年度 107
學期 2
出版年 108
研究生中文姓名 趙柏諺
研究生英文姓名 Bo-Yen Chao
學號 604210186
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2019-06-06
論文頁數 65頁
口試委員 指導教授-張經霖
委員-董崇禮
委員-劉嘉吉
中文關鍵字 XANES  EXAFS  SnSe  pH值 
英文關鍵字 XANES  EXAFS  SnSe  pH value 
學科別分類 學科別自然科學物理
中文摘要 我們以X光吸收光譜近邊結構(XANES)及X光吸收光譜精細結構(EXAFS)對不同pH值之配製溶液之SnSe (pH=1.4, 6.5, 9.5, 12.3)進行電子與原子結構分析。從Sn K-edge譜中,Sn 5p軌域未佔據態數目與電阻率有關,載流電子由5p軌域提供。從Sn L2,3-edge譜中,Sn 5d-Se 4p混成軌域未佔據態數目和電阻率有關,載流電子與載流電洞與Sn 5d-Se 4p混成軌域未佔據態有關。接著將Sn K-edge EXAFS部分以傅立葉轉換至R-space再對Sn K-edge第一配位峰之Sn-Se鍵結進行擬合後得到配位數、鍵長、亂度等數據去探討當不同pH值之配製溶液時之SnSe局域結構變化之定量分析,藉由擬合結果可得知亂度上升,進而影響晶格熱導率。
英文摘要 We have performed X-ray absorption near edge structure (XANES) and Extended X-ray Absorption Fine Structure (EXAFS) to analyze the effect of pH (pH = 1.4, 6.5, 9.5, 12.3) value on the SnSe electronic and atomic structures. From Sn K-edge spectra, the variation of Sn 5p unoccupied states correlates well with resistivity. Conduction electron given by Sn 5p unoccupied states. From Sn L2,3-edge spectra, Sn 5p and Sn 5d-Se 4p number of unoccupied states are correlate well with resistivity. Electron hole is relative with Sn 5d-Se 4p unoccupied states and Conduction electron is also relative with Sn 5p unoccupied states. Then we transfer Sn K-edge EXAFS to R-space and fitting Sn-Se bond to get the coordination number, bond distance and Debye-Waller factor (DWF). A shift phenomenon can be observed from the fitting result of EXAFS. Finally, the thermoelectric properties results show the increase of Debye-Waller factor that further affects the resistivity and lattice thermal conductivity.
論文目次 第一章 序論1
第二章 樣品簡介4
2.1 SnSe化合物簡介4
2.2 SnSe化合物的傳輸性質5
2.3熱電性質相關理論簡介7
第三章 X光吸收光譜簡介10
3.1 X光吸收光譜近邊緣結構(XANES)14
3.2延伸X光吸收光譜精細結構(EXAFS)15
3.3數據分析19
XANES19
EXAFS19
第四章 實驗設備與量測方法27
4.1 X光光源27
4.2單色儀(monochromator)30
4.3光譜測量方式30
4.4測量之樣品的處理與準備34
第五章 實驗結果與討論35
5.1 Sn K-edge X光吸收光譜近邊結構 (XANES)35
5.2 Sn L2,3-edge X光吸收光譜近邊結構 (XANES)43
5.3 Sn K-edge延伸X光吸收光譜精細結構 (EXAFS)52
5.4 Sn K-edge及Sn L2,3-edge數據分析60
第六章 結論63
參考文獻64


圖表目錄
圖2 - 1不同pH值之SnSe化合物之電阻率對溫度關係圖5
圖2 - 2不同pH值之SnSe化合物之熱導率對溫度關係圖5
圖2 - 3不同pH值之SnSe化合物之熱電力對溫度關係圖6
圖2 - 4Seebeck Effect示意圖8
圖2 - 5Peltier Effect示意圖9
圖2 - 6Thomson Effect示意圖9
圖 3 - 1物質吸收截面與能量之關係圖 12
圖 3 - 2 XANES與EXAFS分界圖13
圖 3 - 3光電子平均自由路徑與能量關係圖14
圖 3 - 4單一散射與多重散射之圖示15
圖 3 - 5出射電子受鄰近原子的背向散射,而產生干涉現象18
圖 3 - 6X光吸收光譜之數據分析流程19
圖 3 - 7選擇能量底限E0值的不同方法21
圖 4 - 1國家同步輻射研究中心 (NSRRC)28
圖 4 - 3 X光吸收光譜實驗站示意圖29
圖 4 - 2同步輻射中心示意圖29
圖 4 - 5 X光通過物質之強度衰減,入射X光強度I0,穿過後之強度I,物質厚度dx31
圖4 - 4 穿透式31
圖 4 - 8螢光式33
圖 4 - 7電子逸出式33
圖 4 - 6光子吸收過程33
圖 5 - 1 不同pH值之SnSe之Sn K-edge歸一化吸收光譜圖36
圖 5 - 2 不同pH值之SnSe之Sn K-edge歸一化吸收光譜圖37
圖5 - 3 SnSe pH=1.4與要扣除之arctangent函數背景之Sn K-edge吸收光譜圖38
圖 5 - 4 SnSe pH=1.4扣除arctangent函數背景並fit一Gauss峰之Sn K-edge吸收光譜圖39
圖 5 - 5 SnSe pH=1.4扣除arctangent函數背景、Gauss峰之Sn K-edge吸收光譜圖40
圖 5 - 6 不同pH值之SnSe之Sn K-edge之面積積分值41
表 5 - 7 不同pH值之SnSe之Sn K-edge XANES歸一化吸收光譜5p軌域未占據數目與熱電數據比較表42
圖 5 - 8 各樣品在300K之電阻率數據圖42
圖 5 - 9 不同pH值之SnSe之Sn L2,3-edge歸一化吸收光譜圖44
圖 5 - 10不同pH值之SnSe之Sn L3-edge歸一化吸收光譜圖45
圖 5 - 11不同pH值之SnSe之Sn L3-edge歸一化XANES吸收光譜圖46
圖 5 - 12 SnSe pH=1.4與要扣除arctangent函數背景之Sn L3-edge吸收光譜圖47
圖 5 - 13 SnSe pH=1.4扣除arctangent函數背景並fit一Gauss峰之Sn L3-edge吸收光譜圖48
圖 5 - 14 SnSe pH=1.4扣除arctangent函數背景、Gauss峰之Sn L3-edge吸收光譜圖49
圖 5 - 15不同pH值之SnSe之Sn L3-edge之面積積分值50
圖 5 - 16 不同pH值之SnSe之Sn L3-edge之面積積分值與熱電數據比較表51
圖 5 - 17不同pH值之SnSe之Sn K-edge歸一化吸收光譜圖53
圖 5 - 18不同pH值之SnSe之Sn K-edge k3χ(k)圖54
圖 5 - 19不同pH值之SnSe之Sn K-edge EXAFS傅立葉轉換圖54
圖 5 - 20 SnSe pH=1.4之Sn K-edge EXAFS傅立葉轉換圖及擬合圖55
圖 5 - 21 SnSe pH=6.5之Sn K-edge EXAFS傅立葉轉換圖及擬合圖56
圖 5 - 22 SnSe pH=9.5之Sn K-edge EXAFS傅立葉轉換圖及擬合圖57
圖 5 - 23 SnSe pH=12.3之Sn K-edge EXAFS傅立葉轉換圖及擬合圖58
表 5 - 24 不同pH值之Sn K-edge EXAFS擬合後數據58
表 5 - 25 不同pH值之SnSe DWF與熱電性質比較圖59
表 5 - 26 SnSe (pH=1.4, 6.5, 9.5)之DWF與熱電數據比較圖59
圖 5 - 27 5p軌域未佔據態數目積分值與各樣品在300K之電阻率比較圖61
圖 5 - 28 5s軌域未佔據態數目積分值與各樣品在300K之電阻率比較圖62
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