本論文以X光吸收光譜對 (Co1-xNix)Sb3 ( x=0，0.03，0.07，0.13 ) 及不同燒結溫度之 CoSb3 ( 540、560、580°C ) 進行有系統之研究。從 Co 與 Ni 的 L3 - edge 觀察到 (Co1-xNix)Sb3 摻雜後，Co 3d 軌域可能獲得了 Ni 所提供的電子。(Co1-xNix)Sb3 在室溫時隨著摻雜濃度增加， Ni 3d 軌域提供了額外的導電電子，使的電導率上升。低摻雜濃度時，摻雜濃度增加，熱電力有序下降，Co 3d 軌域未佔據態數目的改變量跟熱電力的變化相關連。另外我們對不同燒結溫度的 CoSb3 去進行研究，從燒結溫度 540°C 升高為 560°C 時，Co 3d軌域未佔據態數目下降，電導率下降。當燒結溫度升高到 580°C 時，CoSb3 從 p - type 變成 n - type ，Co 3d 軌域未佔據態數目上升，與熱電力之結果有相關聯。

We have performed x-ray absorption near edge structure (XANES) to study Ni doped thermoelectric CoSb3. Co and Ni L3 - edge XANES results indicate that there is a charge transfer from Ni 3d to Co 3d orbitals. The charge transfer, which increases with Ni concentration, may have provided more conduction electrons to the system resulting an increased electronic conductivity. Also observed is that, at low doping concentration, the number of Co 3d unoccupied states are correlated with thermopower. In addition, we have study a series of CoSb3 samples sintered at 540°C, 560°C and 580°C. Our results indicate that the Co 3d unoccupied states and the conductivity decrease with increasing sintering temperature. Sintering temperature over 560°C CoSb3 becomes n-type semiconductor, and the number of Co 3d unoccupied states are correlated with thermopower.

第一章 序論 ………………………………………………………...… 1
第二章 樣品簡介 ……………………………………………………... 4
2.1 Skutterudite 熱電材料 ……………………………………….. 4
2.2 Co1-xNixSb3 的傳輸性質 …………………………………….... 6
2.3 熱電性質相關理論簡介 ……………………………………… 9
第三章 X光吸收光譜簡介 ………………………………………..… 12
3.1 X光吸收光譜近邊緣結構 (XANES) ……………………...… 16
3.2延伸X光吸收光譜精細結構 （EXAFS） …………………… 17
3.3數據分析 ……………………………………………………… 19
第四章 實驗設備與量測方法 …………………………………….… 25
4.1 X光光源 ……………………………………………………… 25
4.2單色儀 ………………………………………………………… 27
4.3光譜測量方式 ………………………………………………… 27
4.4測量樣品的處理與準備 ……………………………………… 31
第五章  結果與討論 ………………………………………………... 32
5.1 Co1-xNixSb3 系列Co L2,3-edge吸收光譜 ................................ 32 
5.2 Co1-xNixSb3 系列Ni L2,3-edge吸收光譜 …………................. 33
5.3 探討Ni摻雜對Co1-xNixSb3 系列電子結構之影響 ............... 34
5.4探討Ni摻雜對Co1-xNixSb3 系列電子結構對傳輸性質之影  
   響 ……………………………………………………………... 35
5.5 CoSb3 不同燒結溫度系列 Co L2,3-edge 吸收光譜 ……… 49
5.6 探討不同燒結溫度CoSb3系列電子結構對傳輸性質之影 
   響 ……………………………………………………………... 50
第六章 結論 ……………………………………………………….… 55
參考文獻 …………………………………………………………...… 57

圖2.1  CoSb3 晶體結構示意圖 ……………………………………... 4
圖2.2 (a)  Co1-xNixSb3 溫度相關之電導率圖 ..................................... 6
圖2.2 (b)  Co1-xNixSb3 溫度相關之熱電力圖 .................................... 7
圖2.3 (a)  Seebeck Effect 示意圖 ....................................................... 9
圖2.3 (b)  Petiler Effect 示意圖 ....................................................... 10
圖2.3 (c)  Thomson effect 示意圖 .................................................... 11
圖3.1 物質吸收截面與能量之關係圖 …….......…………………..... 14
圖3.2 XANES 與 EXAFS 分界圖 .....…………………...……….... 15
圖3.3 光電子平均自由路徑與能量關係圖 ……...……………….… 16
圖3.4 單一散射與多重散射之圖示 ………………...………………. 17
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3.6 X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 X吸收光譜實驗示意圖 ………………………………….…… 26
圖4.2 穿透式 ……………………………………………………….... 28
圖4.3 X光通過物質之強度衰減 ……………………………….….... 28
圖4.4 螢光式 ……………………........................................................ 30
圖4.5 電子逸出式 ………………………...……………………….… 30
圖4.6 光子吸收過程 …………...……………………….…………… 30
圖5.1 (Co1-xNix)Sb3 ( x = 0 ) Co L2,3 – edge 吸收光譜 …………..… 37
圖5.2 (Co1-xNix)Sb3 ( x = 0 ) 扣除 arctangent 函數背景的 
Co L3 - edge 吸收光譜 ………………………………………………. 38
圖5.3 (Co1-xNix)Sb3 ( x = 0、0.03、0.07 ) 扣除 arctangent 函數背景的 Co L3 - edge 吸收光譜 …………………………………………... 39
圖5.4 (Co1-xNix)Sb3 ( x = 0、0.03、0.07、0.13 ) 扣除 arctangent 函數背景的 Co L3 - edge 吸收光譜 …………………………………..… 40
圖5.5 (Co1-xNix)Sb3 ( x = 0、0.03、0.07、0.13 ) Co L3 - edge 面積積分值 ……………………………………………………………………... 41
圖5.6 (Co1-xNix)Sb3 ( x = 0.03 ) Ni L2,3 – edge 吸收光譜 ………….. 42
圖5.7 (Co1-xNix)Sb3 ( x = 0.03 ) 扣除 arctangent 函數背景的 
Ni L3 - edge 吸收光譜 ......................................................................... 43
圖5.8 (Co1-xNix)Sb3 ( x = 0.03、0.07、0.13 ) 扣除 arctangent 函數背景的 Ni L3 - edge 吸收光譜 …………………………………...…… 44
圖5.9 (Co1-xNix)Sb3 ( x = 0.03、0.07、0.13 ) Ni L3 - edge 面積積分值 ……………………………………………………………………... 45
圖5.10 (Co1-xNix)Sb3 Co L3 - edge 與 Ni L3 - edge面積積分值比較圖 …………………………………………………………………..…. 46
圖5.11 (Co1-xNix)Sb3 ( x = 0、0.03、0.07、0.13 ) 室溫 300K 時，電導率之比較圖 ....................................................................................... 47
圖5.12 (Co1-xNix)Sb3 ( x = 0、0.03、0.07、0.13 ) 室溫 300K 時，熱電力之比較圖 ....................................................................................... 48
圖5.13 CoSb3 ( 燒結溫度 540°C ) Co L2,3 – edge 吸收光譜 …..… 51
圖5.14 CoSb3 ( 燒結溫度 540°C ) 扣除 arctangent 函數背景的 
Co L3 - edge 吸收光譜 …………………………………………….… 52
圖5.15 CoSb3 ( 燒結溫度 540、560、580°C ) 扣除 arctangent 函數背景的 Co L3 - edge 吸收光譜 …………………………………….. 53
圖5.16 CoSb3 ( 燒結溫度 540、560、580°C ) Co L3 - edge 面積積分值 …………………………………………………………………...… 54

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