 |
| 系統識別號 |
U0002-1702201411183500 |
| 中文論文名稱
|
以X光吸收光譜探討Si與Bi雙摻雜之CaMnO3的電子結構及其於熱電性質之關聯性 |
| 英文論文名稱
|
X-ray absorption spectroscopy study of the connection between Bi and Si doped CaMnO 3thermal property and electronic structure |
| 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 |
102 |
| 學期 |
1 |
| 出版年 |
103 |
| 研究生中文姓名 |
黃展奕 |
| 研究生英文姓名 |
Jhan-Yi Huang |
| 學號 |
600210149 |
| 學位類別 |
碩士 |
| 語文別 |
中文 |
| 第二語文別 |
英文 |
| 口試日期 |
2014-01-17 |
| 論文頁數 |
60頁 |
| 口試委員 |
指導教授-張經霖
委員-錢凡之
委員-董崇禮
|
| 中文關鍵字 |
CaMnO3
X光吸收光譜近邊緣結構
|
| 英文關鍵字 |
CaMnO3
x-ray absorption spectroscopy
|
| 學科別分類 |
學科別＞自然科學＞物理
|
| 中文摘要 |
我們利用X光吸收光譜研究以Bi及Si雙摻雜的CaMnO3熱電材料之電子結構。從O K-edge光譜中可看出2%摻雜之樣品其Mn3d-O2p混成軌域最強,從Mn L2,3-edge光譜可看出Mn+4 Mn+3的比例也是2%摻雜之樣品最高,從Ca L2,3-edge光譜中發現Ca的3d在所有摻雜量下空軌域都是下降的,從Mn K-edge光譜中發現Mn 4p的空軌域數在所有摻雜量都是增加的,從光譜結果可知導電層(MnO2層)載子濃度因摻雜Bi及Si後有增加的趨勢。熱電性質相關物性的量測顯示2%摻雜之樣品電阻、熱導率及熱電力皆最低，而優質係數則最高。我們將對摻雜Bi及Si導致電子結構改變及其對熱電性質的影響機制進行較深入的討論。 |
| 英文摘要 |
We use X-ray absorption spectroscopy to study the electronic structure of Bi and Si-doped double CaMnO3 thermoelectric materials. From the O K-edge spectra can be seen 2% doped sample its Mn3d-O2p hybrid orbitals strongest from Mn L2 ,3-edge spectra can be seen the proportion of Mn +4 Mn +3 is also 2% doped the highest sample found from Ca L2 ,3-edge spectra of Ca doping in all 3d orbitals are empty decline, found several empty orbitals of all doping Mn 4p from Mn K-edge spectrum are added, the result shows that the conductive layer from the spectrum (MnO2 layer) due to the carrier concentration and the Si-doped Bi after increasing trend. Thermoelectric properties of nature-related measurements showed a 2% doped sample resistance, thermal conductivity and thermal electricity are the lowest, and the highest quality coefficient. Si-doped Bi and we will cause changes in the electronic structure and its impact on the thermoelectric properties of the mechanism for a more in-depth discussion. |
| 論文目次 |
第一章 序論 ................................ 1
第 二 章 樣品簡介 ............................3
2.1 CaMnO3 的特性 .....................…4
2.2 熱電性質相關理論簡介 ........................8
2.3 樣品製程..................................9
第 三 章 X 光 吸 收 光 譜 簡 介 ...............10
3.1 X 光 吸 收 光 譜 近 邊 緣 結 ( XANES ) ...14
3.2 延伸 X 光吸收光譜精細結構（EXAFS） .........15
3.3 數據分析 .................................17
第四章 實驗設備與量測方法 .........................24
4.1 X 光光源 ...............................24
4.2 單 色 儀 .................................26
4.3 光譜測量方 式 ..............................26
4.4 測量之樣品的處理與準備 .......................30
第五章 結果與討論 .................................31
第六章 結論 .....................................57
參考文獻 ..........................................59
------------------------------------------------------------
圖 2.1斜方晶系鈣鈦礦結構圖………………………………………3
圖2.2 Mn3+電子組態圖………………………………………………5
圖2.3 Ca1-xBixMn1-ySiyO3+δ(x=y)之電阻率與溫度關係圖……………5
圖2.4 Ca1-xBixMn1-ySiyO3+δ(x=y)之熱電力與溫度關係圖……………6
圖 2.5 Ca1-xBixMn1-ySiyO3+δ(x≠y)之電阻率與溫度關係圖……….......6
圖 2.6 Ca1-xBixMn1-ySiyO3+δ(x≠y)之熱電力與溫度關係圖…………...7
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…………16
圖3.6 X光吸收光譜之數據分析流程………………………………17
圖3.7 選擇能量底限E0值的不同方法…………………………………19
圖4.1 X光吸收光譜實驗示意圖……………………………………………………25
圖4.2 穿透式…………………………………………………………………………………….27
圖4.3 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dx………………………………………………………………………27
圖4.4 螢光式……………………………………………………………………………………..29
圖4.5 電子逸出式………………………………………………………………………………29
圖4.6 光子吸收過程………………………………………………………………………….29
圖5.1 Ca1-xBixMn1-ySiyO3+δ(x=y)，Ca L2，3-edge吸收光譜……………34
圖5.2 Ca1-xBixMn1-ySiyO3+δ(x=y)，Mn K-edge吸收光譜圖…………35
圖5.3 Ca1-xBixMn1-ySiyO3+δ，Mn L2,3-edge吸收光譜………………..36
圖5.4 Ca1-xBixMn1-ySiyO3+δ，扣除arctangent後 normalize於Mn4+
Mn L3-edge吸收光……………………………………………......37
圖5.5 Ca1-xBixMn1-ySiyO3+δ，O K-edge吸收光譜圖…………………38
圖5.6 Ca1-xBixMn1-ySiyO3+δ(x=y)之熱導率與溫度關係圖……………39
圖5.7 Ca1-xBixMn1-ySiy(x≠y)系列固定Bi為0.02的部分，Ca L2，3-edge吸收光譜…………………………………………………………….43
圖5.8 Ca1-xBixMn1-ySiy(x≠y)系列固定Bi為0.02的部分，Mn K-edge吸收光譜圖………………………………………………………….44
圖5.9 Ca1-xBixMn1-ySiy(x≠y)系列固定Bi為0.02的部分，Mn L2,3-edge 吸收光譜…………………………………………………………….45
圖5.10 Ca1-xBixMn1-ySiy(x≠y)系列固定Bi為0.02的部分，Mn L2,3-edge 吸收光譜之L3放大圖………………………………………………46
圖5.11為摻雜與未摻雜吸收強度相減Mn L3-edge吸收光譜………46
圖5.12為扣除arctangent後 normalize於Mn4+ Mn L3-edge吸收光譜圖……………………………………………………………………..46
圖5.13 Ca1-xBixMn1-ySiy(x≠y)系列固定Bi為0.02的部分，O K-edge吸收光譜圖……………………………………………………………..47
圖5.14為摻雜與未摻雜吸收強度相減，O K-edge吸收光譜圖…….47
圖5.15 Ca1-xBixMn1-ySiy(x≠y)系列固定Bi為0.02的部分，Ca L2，3-edge
吸收光譜……………………………………………………………..51
圖5.16 Ca1-xBixMn1-ySiy(x≠y)系列固定Si為0.02的部分，Mn K-edge
吸收光譜圖…………………………………………………………..52
圖5.17 Ca1-xBixMn1-ySiy(x≠y)系列固定Si為0.02的部分，Mn L2,3-edge
吸收光譜…………………………………………………………….53
圖5.18 Ca1-xBixMn1-ySiy(x≠y)系列固定Si為0.02的部分，Mn L2,3-edge 吸收光譜之L3放大圖………………………………………………54
圖5.19為摻雜與未摻雜吸收強度相減Mn L3-edge吸收光譜………54
圖5.20為扣除arctangent後 normalize於Mn4+ Mn L3-edge吸收光譜
..…………………………………………………………………….54
圖5.21 Ca1-xBixMn1-ySiy(x≠y)系列固定Bi為0.02的部分，O K-edge吸收光譜圖……………………………………………………………..55
圖5.22為摻雜與未摻雜吸收強度相減，O K-edge吸收光譜圖…….55
圖5.6 Ca1-xBixMn1-ySiyO3+δ(x≠y)之熱導率與溫度關係圖……………56
|
| 參考文獻 |
[1] Seebeck, T. J.Magnetic polarization of metals and minerals,
Abhandlungen der Deutschen Akademie Wissenschaften zu Berlin,
265, 1822-1823.
[2] 袁薦傑,國立彰化師範大學物理研究所碩士論文,(2010).
[3 ] Ryoji Asahi et al., Phys. Rev. B 66, 155103 (2002).
[4] 陳昱昕,淡江大學物理研究所碩士論文, (2009).
[5] C. Zener, Phys. Rev. Vol. 81, 440, (1951).
[6] A. J. Millis, Boris I. Shraiman, and R. Mueller, Phys. Rev. Lett. Vol. 77, 175, (1996).
[7] H. A. Jahn and E. Teller. Proc. Royal Soc. London A, 161:220, (1937).
[8] Sigrun Antje Koster, Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades
der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultaten der
Georg-August-Universitat zu Gottingen, Gottingen, (2007).
[9] X-Ray Absorption : Principles, Application, Techniques of EXAFS, SEXAFS, SEXAFS and XANES” , edited by D. C. Koningsberger, and R.Prins, Chem. Analysis Vol. 92 (Wiley 1988).
[10] E. A. Stern, M. Newvilleet al,Phys. B. 208&209, 117 (1995).
[11] D. E. Sayers, E. A. Stern, and F. W. Lytle, Phys. Rev. Let. 27, 1024 (1971).
[12] EXAFS and Near edge Structure , edited by A. Bianconi, L. Incoccia and S. Stipcich (Springer-Verlay 1983).
[13] D. E. Sayers, E. A. Stern, and F. W. Lytle, Phys. Rev. Let. 27, 1024 (1971).
[14] Synchrotron Radiation Research”, edited by H. Winick, S. Doniach (1980).
[15] 安全訓練手冊，新竹同步輻射.
[16] C.S. Hwang, F.Y, Lin. et al., Rev Sci.Instrum.69,1230 (1998).
[17] A. Yu. Ignatov* and N. Ali, PHYSICAL REVIEW B, VOLUME 64, No. 014413(2001)
[18] B. Gilbert,*,† B. H. Frazer,†,‡ A. Belz,§ P. G. Conrad,§ K. H. Nealson,§ D. Haskel,| J. C. Lang,|G. Srajer,| and G. De Stasio†,J. Phys. Chem. 107,2839 (2003).
[19] M. Croft and D. Sills, M. Greenblatt and C. Lee, S.-W. Cheong, K. V. Ramanujachary and D. Tran, PHYSICAL REVIEW B, VOLUME 55, NUMBER 14 (1997)
[20] Z. Zeng and M. Greenblatt*.et al. PHYSICAL REVIEW B VOLUME 59, NUMBER 13(1999)
[21] G. Zampieri, F. Prado, A. Caneiro, J. Bria’tico, M. T. Causa, M. Tovar, and B. Alascio et al. PHYSICAL REVIEW B, VOLUME 58, NUMBER 7(1998)
[22] G. SUB_IAS J. GARC_IA, M. C. S_ANCHEZ, J. BLASCO and M. G. PROIETTI, Surface Review and Letters, Vol. 9, No. 2 1071 (2002)
|
| 論文使用權限 |
同意紙本無償授權給館內讀者為學術之目的重製使用，於2014-02-27公開。同意授權瀏覽/列印電子全文服務，於2014-02-27起公開。 |
 |
|
 |
