此篇論文主要是對一系列的Fe-Cr-O混合物薄膜X光吸收光譜近邊結構 (X-ray Absorption Near Edge Structure)來研究Fe1-xCrxOy系列薄膜對Cr的摻雜量從x=0.1~0.9時此系統電子結構的變化。在x小於0.3時從Fe、Cr L2 ,3-edge光譜上可見Cr會優先取代B-site Fe3+，對於x大於0.3後可看到譜圖形狀徹底地改變而且指出結構可能改變。在x小於0.3時Fe與Cr K-edge光譜上指出Fe與Cr的平均價數沒有改變，在x值大於0.3後兩者的平均價數會有系統地增加。

We report the x-ray absorption near edge structure (XANES) study on a series of Fe-Cr-O mixed oxide thin films with nominal composition Fe1-xCrxOy (x = 0.1 ~ 0.9). Fe and Cr L2,3-edge results indicate that Cr substitute Fe3+ at B-site preferentially for 
x ≦ 0.3. For x > 0.3 the spectral shape changes drastically indicating a possible structural change. Fe and Cr K-edge results indicate that the average valence of Fe and Cr are not changed for x ≦ 0.3. For x > 0.3, the average valence of both Fe and Cr increases systematically.

致謝…………………………………………………………………… Ⅰ
中文摘要………………………………………………………………Ⅱ
英文摘要………………………………………………………………Ⅲ
目錄……………………………………………………………………Ⅳ
圖表目錄………………………………………………………………Ⅵ
第一章	緒論…………………………………………………………1
 Fe3O4的晶體結構與磁性結構…………………………………………1
第二章	X光吸收光譜簡介………………………………………… 9
 2-1 吸收邊緣與E0值…………………………………………………10
 2-2 X光吸收光譜…………………………………………………… 12
     2-2.1 X光吸收近邊緣結構 (XANES)………………………… 13
     2-2.2 X光延伸吸收精細結構 (EXAFS)……………………… 13
 2-3 數據分析…………………………………………………………16
第三章 實驗設備與量測方法…………………………………………23
 3-1 X光光源………………………………………………………… 23
 3-2 單色儀 (monochromator)………………………………………24
 3-3 光譜測量方式……………………………………………………25
 3-4 樣品提供與實驗設備……………………………………………29
第四章 實驗結果與討論………………………………………………30
 4-1 O K-edge近邊緣結構……………………………………………30
 4-2 Fe和Cr L2,3-edge吸收光譜………………………………… 33
 4-3 Fe和Cr K-edge近邊緣結構……………………………………38
第五章 結論……………………………………………………………43
參考文獻……………………………………………………………… 44

圖表目錄
圖1-1 Fe3O4的電導率與溫度變化圖………………………………… 2
圖1-2(a)Spinel晶體結構圖………………………………………… 4
圖1-2(b) 四面體示意圖………………………………………………4
圖1-2(c) 八面體示意圖………………………………………………4
圖1-3 超交互作用的d 和p 軌道示意圖……………………………6
圖1-4 Fe3O4磁矩排列示意圖…………………………………………8
圖1-5 Fe1-xMxOy(M = Mn、Co、Ni、Mg)電子結構的變化…………8
圖2-1物質吸收截面與能量之關係圖……………………………… 11
圖2-2 XANES與EXAFS分界圖……………………………………12
圖2-3 光電子平均自由路徑與能量關係圖………………………… 15
圖2-4 單一散射與多重散射之圖示………………………………… 15
圖2-5 X光吸收光譜之數據分析流程……………………………… 16
圖2-6 選擇能量底限E0值的不同方法……………………………… 18
圖3-1 X光吸收光譜實驗示意圖…………………………………… 24
圖3-2 穿透式………………………………………………………… 25
圖3-3 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……………………………… 26
圖3-4 螢光式………………………………………………………… 26
圖3-5 電子逸出式…………………………………………………… 27
圖3-6 光子吸收過程………………………………………………… 28
圖4-1 Fe1-xCrxOy系列薄膜O K-edge近邊吸收歸一化光譜圖…… 31
圖4-2 Fe1-xCrxOy系列薄膜O K-edge能量530-535 eV特徵峰扣除
      背景之面積…………………………………………………… 32
圖4-3 Fe1-xCrxOy系列薄膜Fe L2,3-edge歸一化吸收光譜圖……34
圖4-4 Fe1-xCrxOy系列薄膜Fe L3-edge減去Fe3O4的歸一化吸收
      光譜圖………………………………………………………… 36
圖4-5 Fe1-xCrxOy系列薄膜Cr L2,3-edge歸一化吸收光譜圖……37
圖4-6 Fe1-xCrxOy系列薄膜Fe K-edge近邊吸收歸一化光譜圖……40
圖4-7 Fe1-xCrxOy系列薄膜Fe價數對摻雜量x圖……………………42
圖4-8 Fe1-xCrxOy系列薄膜Cr K-edge近邊吸收歸一化光譜圖……41

1. M. Imada, A. Fujimori, and Y. Tokura, Rev. Mod. Phys. 70, 1039
(1998).
2. Electronic Conduction in Oxides, 2nd edition by N. Tsuda, K. Nasu,
A. Fujimori, and K. Siratory, Springer Series in Solid State Scienc
Vol. 94 (Springer-Verlag, Berlin, 2000)
3. M. Johnson and R. H. Silsbee, Phys. Rev. Lett. 55, 1790 (1988); J.
Daughton, J. Appl. Phys. 81, 3758 (1997); G. Hu and Y. Suzuki,
Phys. Rev. Lett. 89, 276601 (2002).
4. R. A. de Groot, F. M. Mueller, P. G. van Engen, and K. H. J.
Buschow, Phys. Rev. Lett. 50, 2024 (1983)
5. S. F. Alvarado, M. Erbudak, and P. Munz, Phys. Rev. Lett. 14, 2740
(1976)
6. E. J. Verwey and P. Haayman, Physica (Amsterdam) 8, 979 (1941).
7. “現代磁性材料原理和應用”, R. C. O’Handley 著, 周永洽等譯
(化學工業出版社&材料科與工程出版中心, 2002)
8. “凝聚態物理學叢書 鐵磁學 上冊”, 戴道生、錢昆明著 (科學
出版社, 1992)
9. 氧化鐵(Fe3O4)薄膜與超晶格, 劉伊郎、陳恭著, 物理雙月刊 (廿二卷六期), 2000
10. 半金屬磁性氧化物之能譜研究, 黃迪靖、陳駿、張春富、吳文斌、鍾世俊著, 物理雙月刊 (廿二卷六期), 2000
11. 新穎半金屬磁性薄膜的電子結構, 黃迪靖著, 物理雙月刊 (廿五卷五期), 2003
12. 黃欽城, 碩士論文, 國立中正大學 91年7月
13. 陳建甫, 碩士論文, 國立中正大學 94年7月
14. X-Ray Absorption : Principles, Application, Techniques of EXAFS,
SEXAFS, and XANES, edited by D. C. Koningsberger, and R. Prins,
(Wiley, New York, 1988).
15. D. E. Sayers, E. A. Stern, and F. W. Lytle, Phys. Rev. Lett. 27, 1024
(1971).
16. NEXAFS Spectroscopy, edited by Joachim Stöhr (Springer-Verlag,
Heidelberg, 1991).
17. E. A. Stern, M. Newville, B. Ravel, Y. Yaceby, and D. Haskel, Phys. B. 208&209, 117 (1995).
18. EXAFS and Near edge Structure, edited by A. Bianconi, L. Incoccia
and S. Stipcich (Springer-Verlag, Berlin, 1983).
19. EXAFS , Basic Principle and Data Analysis, edited by Boon K. Teo
(Springer-Verlag, Berlin, 1986).
20. K. Leung and K. B. Whaley, J. Phys Chem. 110, 11012 (2002)
21. 馬禮敦編著, 同步輻射應用概論, 復旦大學出版社 (2005)
22. “安全訓練手冊”, 新竹同步輻射, 2001.
23. 王其武編著, “X 射線吸收精細結構及其應用”, 科學出版社,
1994.
24. 陳啟亮, 博士論文, 淡江大學 94年6月
25. F. M. F. de Groot, M. Grioni, J. C. Fuggle, J. Ghilsen, G. A.
Sawatzla, and H. Petersen, Phys. Rev. B 40, 5715 (1989).
26. W. F. Pong, M. H. Su, M. H. Tsai, H. H. Hsieh, J. Y. Pieh, Y. K.
Chang, K. C. Kuo, P. K. Tseng, J. F. Lee, S. C. Chung, K. L. Tsang,
and C. T. Chen, Phys. Rev. B 54, 16641 (1996).
27. H. Kurata, E. Lefevre, C. Colliex, and P. Brydson, Phys. Rev. B 47,
13763 (1993).
28. G. van der Laan and I. W. Kirkman, J. Phys.: Condens. Matter 4,
4189 (1992).
29. J. TaftØ, O. K. Krivanek, Phys. Rev. Lett. 48 560 (1982)
30. C. L. Chen, G. Chen, C. L. Chen, H. H. Hsieh, C. L. Dong, W. F. Pong, C. H. Chao, H. C. Chien, S. L. Chang, Solid State Comm, 109 (1999) 599-604
31. G. Ven der Laan, and I. W. Kirkman, J. Phys:Condens Matter 4, (1992) 4189.
32. M. Croft, D. Sills, M. Greenblatt, C. Lee, S. W. Cheong, K. V. Ramanujachary, and D. Tran, Phys. Rev. B 55, 8726 (1997).
33. L. A. Grunes, Phys. Rev. B 27, 2111 (1983).