La2-xSrxNiO4 (LSNO)是藉由La2NiO4摻雜金屬元素鍶(Sr)所形成的。隨著溫度及摻雜量的變化，LSNO會形成電荷有序排列(charge-ordering)和自旋有序排列(spin-ordering)兩種不同的電子結構排列狀態。此論文是利用X-ray 散射，來研究La2-xSrxNiO4系統中由電荷有序排列所形成的調制結構與Sr含量的關係，也可藉此來探討La2-xSrxNiO4系統由調制結構所產生的相變化。因調製結構的波向量Q與Sr含量有密切相關，所以在摻雜量x=0.33中，電荷與電子自旋調制結構的Q值在某些位置是重疊的。與其它摻雜量相比，其繞射峰的積分強度與半高寬之結果明顯不同，而量測方式的不同，也會導致隨溫度變化的行為曲線有所不同。藉由不同摻雜量間的互相比較，我們觀察到電荷條紋有序排列結構確實會因摻雜量的不同，而導致在降溫過程中產生不同的變化行為。

La2-xSrxNiO4 (LSNO) is isostructural to the high-Tc superconductor La2-xSrxCuO4 (LSCO), but remains no appearance of superconductivity even up to about 75% contents of Sr. This has been known to be caused by the formation of static charge and spin modulations. As x-rays are sensitive to charges, we report the study of the charge modulation in LSNO as a function of temperature and the concentration of Sr using high resolution x-ray scattering. The transition temperature and wavvector for the formation of charge modulation were observed to be dominated by the concentrations of Sr. In addition, for the optimal doped compound, x~0.33, the evolution of the correlation length as a function of temperature along the L-direction displays an unusual behavior around the transition temperature, suggesting the possible existence of inverse melting.

目錄
第一章  緒論	1
第二章 基本理論	3
2.1 X-ray 簡介	3
2.1.1 Bragg’s Law(布拉格原理)	4
2.1.2 倒晶格空間(reciprocal space)	6
2.1.3 晶體體系	9
2.2 同步輻射介紹	13
2.3 Jahn-Teller distortion	15
2.4 莫特絕緣體(Mott-insulator)	18
2.5 電荷和自旋有序排列 (charge and spin ordering)	18
第三章  樣品介紹及實驗方法	21
3.1 樣品介紹	21
3.2實驗儀器介紹	25
3.3 實驗方法與步驟	30
第四章:實驗結果與分析	37
4.1 擬合函數	37
4.2 La2-xSrxNiO4，x = 0.225實驗數據	41
4.3 La2-xSrxNiO4，x = 0.33實驗數據	48
4.4 La2-xSrxNiO4，x = 0.4實驗數據	51
4.5 實驗數據分析討論	53
4.6 數據結果	63
第五章:結論	64


圖表目錄
圖(2-1-1) 布拉格晶格繞射圖	5
圖(2-1-2) 建設性干涉示意圖	5
圖(2-1-3) 破壞性干涉示意圖	5
圖(2-1-4) 實空間(real space)之繞射條件	8
圖(2-1-5)  Ewald sphere	8
圖(2-1-6) 單位晶胞(unit cell)	9
圖(2-1-7)  Bravais lattices	11
表(2-1-1)  Lattice plane spacings	12
圖(2-2-1) 同步輻射光示意圖	13
圖(2-2-2) 國家同步輻射研究中心之加速器系統	14
圖(2-2-3) 插件磁鐵	14
圖(2-3-1)  3d軌域電子雲分佈	16
圖(2-3-2)  Ni3+離子在3d電子軌域排列示意圖	17
圖(2-3-3) 正八面體扭曲示意圖	17
圖(2-4-1) 鐵磁性及反鐵磁性電子自旋排列	19
圖(2-4-2) 不同價數之Ni離子及自旋排列	20
圖(3-1-1)  La2-xSrxNiO4晶格結構示意圖	21
圖(3-1-2) 隨溫度變化，電子結構變化示意圖	23
圖(3-1-3) 電荷及自旋有序排列在倒晶格中之位置示意圖	24
圖(3-2-1)  BL07A八環繞射儀	26
圖(3-2-2) 四環繞射儀	26
圖(3-2-3)  ARS ED202G	28
圖(3-2-4)  LakeShore model 331 溫控器	28
圖(3-2-5) 真空幫浦turbo	29
圖(3-2-6) 低溫氦氣壓縮機	29
圖(3-3-1) 實驗設置圖	31
圖(3-3-2) 針尖校正-1	32
圖(3-3-3) 針尖校正-2	32
圖(3-3-4) 針尖校正-3	33
圖(3-3-5) 鈹(Be)窗示意圖	34
圖(3-3-6)  Analyzer架設示意圖	35
圖(3-3-7) 有無分光儀之比較	36
圖(4-1-1)  Lorentzian function半高寬定義示意圖	40
圖(4-1-2)  Gaussian function半高寬定義示意圖	40
圖(4-2-1)  E=10KeV，La1.775Sr0.225NiO4 積分強度之比較	43
圖(4-2-2)  E=10KeV，La1.775Sr0.225NiO4半高寬之比較	43
圖(4-2-3)  E=12KeV，La1.775Sr0.225NiO4積分強度之比較	45
圖(4-2-4)  E=12KeV，La1.775Sr0.225NiO4半高寬之比較	45
圖(4-2-5)  E=16KeV，La1.775Sr0.225NiO4 積分強度之比較	47
圖(4-2-6)  E=16KeV，La1.775Sr0.225NiO4半高寬之比較	47
圖(4-3-1)  E=10KeV，La1.67Sr0.33NiO4升溫量測之積分強度的比較	49
圖(4-3-2)  E=10KeV，La1.67Sr0.33NiO4升溫量測之半高寬的比較	49
圖(4-3-3)  E=10KeV，La1.67Sr0.33NiO4降溫量測之積分強度的比較	50
圖(4-3-4)  E=10KeV，La1.67Sr0.33NiO4降溫量測之半高寬的比較	50
圖(4-4-1)  E=10KeV，La1.6Sr0.4NiO4積分強度之比較	52
圖(4-4-2)  E=10KeV，La1.6Sr0.4NiO4半高寬之比較	52
圖(4-5-1)  不同能量下，La1.775Sr0.225NiO4 隨溫度變化，量測電荷條紋
         (3.44 0 3)之積分強度與半高寬的比較	54
圖(4-5-2)  能量10KeV，La1.675Sr0.33NiO4 隨溫度變化，量測電荷條紋
         (4.66 0 3)之積分強度與半高寬的比較	58
圖(4-5-3) 能量10KeV，不同摻雜量的積分強度與半高寬之比較圖	60
圖(4-5-4)  La5/3Sr1/3NiO4，inverse correlation lengths	61
表(4-5-1) 低溫下電荷條紋之inverse correlation lengths	62
圖(5-1)   Ni離子游離分佈排列情況示意圖	66

[1] H. K. Onnes, Leiden Communications, 1911. 120b,   
        122b, 124c
	
[2] 吳文斌，強電子關聯材料的軌域物理，物理雙月刊（廿六卷二期）
        2004年4月
	
[3] M. E. Ghazi, P. D. Spencer, S. B. Wilkins, P. D. Hatton, 
    D. Mannix, D. Prabhakaran, A. T. Boothroyd, and S. –W.  
    Cheong, Phys. Rev. B 70, 144507(2004)
	
[4] P. D. Spencer, M. E. Ghazi, S. B. Wilkins, P. D. Hatton,  
    S. D. Brown, D. Prabhakaran, and A. T. Boothroyd, Eur. 
    Phys. J. B 46,47(2005)
	
[5] Paul Freeman,“Magnetism and the Magnetic Excitations of 
    Charge Ordered La2-xSrxNiO4+δ”, University College 
    Trinity Term 2005.  
	
[6] Kittel ,“ Introduction to Solid State Physics”
	
[7] B. D. Cullity, and S. R. Stock, “Elements of X-ray 
    diffraction” , Third edition .
	
[8] Dr. S. J. Heyes,“ Structures of Simple Inorganic Solids” 
	
[9] Advanced Photon Science & Synchrotron Radiation Science 
    http://www.jaea.go.jp/jaeri/english/research/re07.html

	
[10] 同步輻射中心 http://www.nsrrc.org.tw/

	
[11] Yamamoto, Susumu, Phys. Rev. B 76, 1654114(2007)
	
[12] 馮端，“固體物理大辭典”
	
[13] J. Q. Li, Y. Maysui, S. K. Park, and Y. Tokura, Phys. 
     Rev. Lett. 79, 297(1997)
	
[14] K. Sreedhar, and J. M. Honig, J. Solid State Chem. 111,  
     147 (1994).
	
[15] H. Yoshizawa, T. Kakeshita, R. Kajimoto, T. Tanabe, T. 
     Katsufuji, Y. Tokura, Phys. Rev. B 61, R854–R857 (2000)
	
[16] A. Vigliante, M. von Zimmerman, and J. R. Schneider, T. 
     Frello, N. H. Andersen, and J. Madsen, D. J. Buttrey, 
     Doon Gibbs, and J. M. Tranquada , Phys. Rev. B 56, 
     8248–8251 (1997)
	
[17] R. Kajimoto, T. Kakeshita, H. Yoshizawa, T. Tanabe, T. 
     Katsufuji, and Y. Tokura, Appl. Phys. A 74.
	
[18] Alan Carrington and Andrew D. McLachlan, “Introduction 
     to magnetic resonance with applications to chemistry 
     and chemical physics.”
	
[19] 姚昌宏, 淡江大學碩士論文 (2008)