本論文主要是利用共振散射以分光儀來分辨出電荷以及電子自旋條紋結構，由於電荷和電子自旋條紋是發生在同一個調制結構的波向量上，因此在沒有分光儀的情況下無法將這兩種調制結構分辨出來。由於磁結構的散射截面積遠小於電荷結構的散射截面積，因此利用一般X光繞射技術無法得足夠的散射振幅，為了獲得到更強的訊號，因此利用X光共振散射技術。由La5/3Sr1/3NiO4電子自旋所產生的自旋調制結構與光偏振方向的特性，利用共振效應來增強電子自旋條紋所產生的散射振幅。而本實驗是利用Ni K-edge的共振效應來增強磁結構的散射振幅，並分析La5/3Sr1/3NiO4在Qco(2.66, 0, 1)以及Qso(3.33, 0, 2)這兩個波向量的共振訊號。由調制結構波向量與入射光能量的變化圖分析出電荷結構及磁結構的不同，並搭配磁結構與溫度的變化圖來確定磁結構的臨界相變化，進而解釋La5/3Sr1/3NiO4 隨溫度改變在L軸向產生二次轉折的原因。另外實驗在La2-xSrxNiO4（x=0.225）中利用了方位角掃描（azimuthal scan）證明出電荷調制結構的二重對稱性。

We report the study of the electric structure and azimuthal-angle dependence of the charge and spin stripes using resonant x-ray diffraction in La2-xSrxNiO4 (Nickelat). La2-xSrxNiO4 is isostructural with high Tc superconducting cuprate La2-xSrxCuO4. With Hole-doped into the parent material, La2NiO4 changes its electric structure and forms charge and spin ordering at low temperatures. We observed satellite reflections due to the formation of charge/spin stripes in La2-xSrxNiO4 (x=0.225 and 0.33) with a wave vector Qco= (2.55, 0, 5) for x=0.225, Qco= (2.66, 0, 1) and Qso= (3.33, 0, 2) for x=0.33. Using resonant x-ray scattering, the spin ordered reflection Qso was observed to show the resonant effect. Using azimuthal scan, the charge ordering was observed to propose the character of two-fold symmetry.

第一章  簡介----------------------------------------------1
        1-1X光發展歷史-----------------------------------1
        1-2同步輻射光源-----------------------------------1
第二章  X光散射------------------------------------------6
        2-1布拉格定律(Bragg’s Law)------------------------6
        2-2晶格與倒晶格-----------------------------------7
          2-2-1晶格---------------------------------------7
          2-2-2倒晶格------------------------------------10
        2-3偏振光----------------------------------------11
        2-4 X光共振散-----------------------------------14
          2-4-1 散射截面積-------------------------------14
          2-4-2 X光共振散射-----------------------------15
        2-5 方位角---------------------------------------19
第三章 電荷與自旋條紋及樣品介紹--------------------------21
        3-1 電荷以及電子自旋條紋-------------------------21
        3-2 樣品La2-xSrxNiO4------------------------------23
          3-2-1 樣品結構---------------------------------23
          3-2-2 樣品特性---------------------------------25
第四章 實驗儀器以及實驗方法------------------------------28
        4-1 八環繞射儀----------------------------------28
        4-2 低溫系統------------------------------------30
        4-3實驗方法-----------------------------------34
         4-3-1 X-ray scattering---------------------------34
         4-3-2 polarizer----------------------------------38
第五章 實驗結果與數據分析--------------------------------42
        5-1 樣品幾何關係--------------------------------42
        5-2 實驗數據------------------------------------43
          5-2-1吸收光譜與slice scan-----------------------43
          5-2-2 Qco fix-Q energy scan---------------------45
          5-2-3 Qso fix-Q energy scan-------48              5-2-4 Qso 變溫量測------------------------50
          5-2-5 Azimuthal scan----------------------------51
         5-3數據分析-------------------------------------53
第六章 結論----------------------------------------------59
參考文獻


圖(1-2-1)同步輻射光裝置圖---------------------------------2
圖(1-2-2)bending磁組示意圖---------------------------3
圖(1-2-3)wiggler磁組示意圖---------------------------3
圖(1-2-4)undulator磁組示意圖--------------------------4
圖(1-2-5)電磁波譜圖---------------------------------------5
圖(2-1-1)布拉格定律示意圖---------------------------------7
圖(2-2-1)七種不同晶體形狀---------------------------------8
圖(2-3-1)電場與磁場示意----------------------------------12
圖(2-4-1)圖散射因子虛部以及實部--------------------------17
圖(2-5-1)LSMO之自旋電荷以及軌道有序性------------------19
圖(2-5-2)LSMO對於軌道有序之Azimuthal scan---------------20
圖(3-1-1)電荷以及自旋條紋隨著溫度之變化------------------22
圖(3-2-1)La2-xSrxNiO4之晶體結構---------------------------24
圖(3-2-2) La2-xSrxNiO4不同參雜量下之條紋排列--------------25
圖(3-2-3)La2-xSrxNiO4之3d軌域能階示意圖-------------------26
圖(3-2-4)Jahn-Teller distortion 示意圖-------------------27
圖(3-2-5)Ni3+以及Ni2+之3d軌域電子排列--------------------27
圖(4-1-1)BL07A八環繞射儀--------------------------------28
圖(4-1-2)偵測器------------------------------------------29
圖(4-2-1)cryostat ARS DE202G------------------------------31
圖(4-2-2)鈹窗--------------------------------------------31
圖(4-2-3)壓縮機------------------------------------------32
圖(4-2-4)真空幫浦----------------------------------------33
圖(4-2-5)溫度控制器Lakeshore model 331--------------------33
圖(4-3-1)goniometer---------------------------------------34
圖(4-3-2)望遠鏡------------------------------------------35
圖(4-3-3)polarizer 擺放位置-------------------------------38
圖(4-3-4)入射光與graphite擺放示意圖-----------------------39
圖(4-3-5)(a) 偵測器擺放於π方向和(b)偵測器擺放於σ方向
------------------------------------------------------39
圖(4-3-6)graphite在不同channel下的直射光------------------40
圖(5-1-1)LSNO(x=0.33)之幾何關係圖------------------------42
圖(5-2-1)在Ni K-edge附近的Fluorescence與slice scan-------44
圖(5-2-2)Qco  peak的H-scan(σ-π)-------------------------46
圖(5-2-3)Qco  peak Fix-Q energy scan(σ-π)---------------46
圖(5-2-4)Qco  peak的H-scan(σ-σ)-------------------------47
圖(5-2-5)Qco  peak Fix-Q energy scan(σ-σ)---------------47
圖(5-2-6)Qso  peak的H-scan(σ-π)----------------------------48圖(5-2-7)Qso  peak Fix-Q energy scan(σ-π)------------49
圖(5-2-8)Qso  peak Fix-Q energy scan(σ-σ)---------------49
圖(5-2-9)Qso(3.33,0,2)半高寬對溫度變化圖-----------------50
圖(5-2-10)Qso(3.33,0,2)強度對溫度變化圖------------------50
圖(5-2-11)azimuthal scan 示意圖--------------------------51
圖(5-2-12)φ對於積分強度之做圖---------------------------52
圖(5-2-13)φ對於半高寬之做圖-----------------------------52
圖(5-3-1)對slice scan 所做之數據擬合圖-------------------53
圖(5-3-2)Qco  peak Fix-Q energy scan(σ-π/σ)------------54
圖(5-3-3)Qso  peak Fix-Q energy scan(σ-π/σ)------------55
圖(5-3-4)Qso  peak溫度對半高寬以及積分強度做圖------------56
圖(5-3-5) LSNO之a-b平面旋轉之示意圖----------------------57
圖(5-3-6)LSNO(x=0.225)h、k半高寬對溫度變化圖-------------58
圖(5-3-7)強度積分之數據擬合結果--------------------------58
圖(6-1-1)charge/spin-ordering peak之半高寬變化比較圖------60
表(2-2-1)七種晶系的構成條件-----------------------------9
表(5-3-1)對圖(5-3-1)之數據擬合--------------------------54

參考文獻
【1】	新竹國家同步輻射中心http://www.nsrrc.org.tw/
【2】	C. Kittel, “Introduction to Solid State  
          Physics”, John Wiley 8th edition (2005)

【3】	Eugene hecht, “Optics”, Addison Wesley

【4】	M. Blume, J. Appl. Phys. 57, 3615 (1985) 

【5】	J. D. Jackson, “Classical Electrodynamics”, 
          John Wiley

【6】	S. W. Lovesey and S. P. Collins, “X-ray 
          Scattering and Absorption by Magnetic  
          Materials”, Oxford Science Publications

【7】	George Seajer et al., “Hard X-ray Resonant  
         Techniques for Studies of Nanomagnetism” , APS, 
         Argonne National,Laboratory Argonne, IL 60439, USA

【8】	Y. Murakmi et al., Phys. Rev. Lett. 80, 1932  
         (1998)

【9】	劉翔麟，過渡金屬氧化物之電荷即自旋有序性的光譜研
          究，物理雙月刊（廿四卷五期）2002年10月
【10】	V. Sachan et al., Phys. Rev. B 51, 12742 (1995)

【11】	S. Grenier et al., Phys. Rev. Lett. 99 206403 
         (2007)

【12】	Paul Freeman, “Magnetism and the Magnetic 
          Excitations of Charge Ordered La2-xSrxNiO4+δ”, 
          Oxford University (2005)
【13】	H. Yoshizawa et al., Phys. Rev. B 61 R854 (2000)
【14】	J. M. Tranquada et al., Nature 375, 561 (1995)

【15】	P. D. Hatton et al., Physica B 318, 289-294 
          (2002) 

【16】	H. Yoshizawa et al., Physica B 241-243, 880-882 
         (1998) 

【17】	C-H. Du et al., Phys. Rev. Lett. 84 3911 (2000)

【18】	國家高速網路與計算中心 http://www.nchc.org.tw/tw/ 
【19】	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

【20】	J. P. Hill et al., Phys. Rev. B 55, 8662 (1997)

【21】	Konstantin Istomin et al.,“Interplay between 
         Charge, Spin and Orbital Ordering in La1-xSrxMnO3  
         Manganites” der Rheinisch-Westf
【22】 姚昌宏，淡江大學碩士論文（2008）
【23】 黃啟良，淡江大學碩士論文（2008）
【24】 張志維，淡江大學碩士論文（2010）
【25】 李書翰，淡江大學碩士論文（2010）