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系統識別號 |
U0002-1702201411183500 |
中文論文名稱
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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
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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
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中文關鍵字 |
CaMnO3 
X光吸收光譜近邊緣結構 
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英文關鍵字 |
CaMnO3 
x-ray absorption spectroscopy 
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學科別分類 |
學科別>自然科學>物理
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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
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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
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參考文獻 |
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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。 |
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