淡江大學覺生紀念圖書館 (TKU Library)
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系統識別號 U0002-2507201111341300
中文論文名稱 摻雜Si於Mo2S3之超導性質研究
英文論文名稱 Superconductivity in Si-dope Mo2S3
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 99
學期 2
出版年 100
研究生中文姓名 張哲愷
研究生英文姓名 Jer-Kae Chang
學號 698210142
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2011-06-29
論文頁數 85頁
口試委員 指導教授-錢凡之
委員-張經霖
委員-謝輝煌
中文關鍵字 準一維結構 
英文關鍵字 quasi-1D compound 
學科別分類 學科別自然科學物理
中文摘要 一開始本實驗重點在研究Cheverel Phase MXMo6S8 (M 為自然界
存在的元素)超導體上,因其容易形成單一相,這有助於我們將已知
高溫超導銅氧化物的一些研究方法(如加高壓),應用在這個舊有的硫
化物超導系統。
由於我們實驗室不具備有可以在樣品製備過程中加高壓的高溫
爐,所以採用摻雜不同元素方式,以期達到同樣之效果,將原本不
具有超導行為而轉變成有超導性或提高其TC。在實驗過程中,我們
卻發現到新的硫化物超導材料SixMo2S3,其結構為Mo2S3 單一相,
所以實驗上就以Mo2S3 為主體,摻雜微量之不同元素並比較其差異
性,同時深入研究準一維的Mo2S3 結構,為何在摻雜Si 原子之後,
形成超導結構之物理機制。
英文摘要 At the beginning of the experiment, we focused on Cheveral Phase MXMo6S8 ( M =
metal), which could easily form the single Cheverel Phase so that we are able to adopt the
methods used on cuprates to our samples.
At first MXMo6S8 was doped with suitable amount of foreign elements in order to reach
the pressure effect for raising Tc or converting non-superconducting materials to
superconducting one. In the process we found new superconducting compound on
SixMo2S3-x which is the derivative of Mo2S3. Therefore we shifted our attention on the
doped quasi-1D compound Mo2S3 and its superconducting properties.
論文目次 目錄
第一章 實驗背景與動機..........................................................................1
1.1 超導物理的歷史與背景........................................................1
1.2 實驗動機…………………………………………………...5
1.3 實驗進行方向……………………………………………...7
第二章 實驗儀器裝置及量測原理……………………………………..9
2.1 分析天平…………………………………………………...9
2.2 壓模機……………………………………………………...9
2.3 高溫爐…………………………………………………….10
2.4 X-光繞射分析系統與原理..................................................10
2.5 低溫電阻量測系統與原理...................................................11
2.6 結構建構軟體 (Diamond Version 3.0d)…………………13
2.7 Rietveld 原理……………………………………………...13
2.8 TEM 穿璲式電子顯微鏡.....................................................14
2.8.1 原理簡述……………………………………………14
2.8.2 組件介紹……………………………………………15
2.8.3 功能簡述……………………………………………15
第三章 樣品的製程
3.1 塊材樣品製備…………………………………………….17
3.1.1 配粉…………………………………………………..17
3.1.2 壓片…………………………………………………..18
3.1.3 封管…………………………………………………..18
3.1.4 第一次預燒…………………………………………..18
3.1.5 第二次燒結…………………………………………..19
3.2 TEM 詴片製備.....................................................................19
3.2.1 研磨…………………………………………………19
3.2.2 詴片製程……………………………………………20
3.2.3 乾燥............................................................................20
第四章 實驗數據與分析………………………………………………21
4.1 文獻Mo2S3
[15][16][17][18]之結構與電性分析……………….21
4.2 樣品的結構分析………………………………………….29
4.2.1 Mo2S3-x……………………………………………….29
4.2.2 MoS3-x………………………………………………..30
4.2.3 SixMo2S3-x....................................................................31
4.2.4 SixMo6S8……………………………………………..32
4.2.5SixMo1.7S3........……………………………………….33
4.2.6 SixMo2-xS3……………………………………………34
4.2.7 SiMoxS.........................................................................35
4.2.8 SiMoSx……………………………………………….36
4.2.9 CxMo2S3-x…………………………………………….37
4.2.10 PbxMo2S3-x………………………………………….38
4.2.11 X0.1Mo2.06S3………………………………….……...39
4.3 樣品的電性分析………………………………………….44
4.3.1 Mo2S3-x……………………………………………….44
4.3.2 SixMo2S3-x……………………………………………55
4.3.3 SixMo6S8………………………………………….….60
4.3.4 SiMoSx…………………………………………….....62
4.3.5 SixMo0.75S……………………………………………65
4.3.6 X0.1Mo2.06S3………………………………...………..68
4.4 樣品的磁性分析.................................................................73
第五章 結論............................................................................................76
5.1 Mo2S3-x 樣品……………………………………………….76
5.2 X0.1Mo2.06S3 樣品………………………………………….78
5.3 SixMo6S8 樣品……………………………………………..83
5.4 SiMoSx 樣品……………………………………………….83
第六章 未來方向………..……………………………………………..84
參考文獻………………………………………………………………..85

圖表目錄
圖(1-1)水銀的電阻率對溫度關係圖……………………………………1
表(1-1)超導材料發現的歷程…………………………………..………..2
圖(1-2)超導體發展歷程…………………………………………………6
圖(2-1)X 光繞射圖..................................................................................11
圖(2-2)標準四點探針量測法..................................................................12
表(3-1)各藥粉純度……………………………………………………..17
圖(4-1)兩個不同的Mo-Mo 鏈所組成Mo2S3 結構……………………22
圖(4-2) 二重旋移21 作用……………………………………………...22
圖(4-3) Mo2S3 在塊材中的晶體結構圖………………………………..23
圖(4-4) Mo2S3 在塊材中的ab 面晶體結構圖…………………………23
圖(4-5) Mo2S3 在塊材中的bc 面晶體結構圖…………………………24
圖(4-6) Mo2S3 單位晶格內的原子位置………………………….…….24
表(4-1) Mo2S3 的每個原子位置………………………………….…….25
圖(4-7)溫度降至110K 時電子繞射圖…………………………………25
圖(4-8)在相轉變中的相關繞射特性…………………………………..26
圖(4-9)Mo2S3 在降溫速率1K/min 下的電阻率對溫度關係圖…….....28
圖(4-10)Mo2S3-x X-Ray繞射圖x=-1~1.2………………………….……29
圖(4-11)MoS3-x(x=0、1、1.67)的X-Ray 繞射圖.....................................30
圖(4-12)SixMo2S3-x(x=0~2.13)的X-Ray 繞射圖………………….……31
圖(4-13)SixMo6S8(x=0.2~8)的X-Ray 繞射圖………………..…….…..32
圖(4-14)SixMo1.7S3(x=0.1~1)的X-Ray 繞射圖………………….……..33
圖(4-15)SixMo2-xS3(x=0.1~0.3)的X-Ray 繞射圖………………….…...34
圖(4-16)SiMoxS(x=1、0.75)的X-Ray 繞射圖.......................................35
圖(4-17)SiMoSx(x=1~2)的X-Ray 繞射圖………………………..…....36
圖(4-18)CxMo2S3-x(x=0.1~0.5)的X-Ray 繞射圖……………………….37
圖(4-19)PbxMo2S3-x(x=0.05~0.2)的X-Ray 繞射圖………………….…38
圖(4-20)XxMo2.06S3(X=Si、Ru、Sb、B、Bi、Pb、C)的X-Ray 繞射
圖..............................................................................................................39
表(4-2)Mo2.06S3、Si0.1Mo2.06S3、C0.1Mo2.06S3 這三個成份所彌合出的結
果………………………………………………………………………..40
圖(4-21)Mo2.06S3 利用Rietveld analysis 計算方法彌合出的分析圖….41
表(4-3)為Mo2.06S3所彌合出的結構參數………………………………41
圖(4-22)Si0.1Mo2.06S3 利用Rietveld analysis 計算方法彌合出的分析
圖………………………………………………………………………..42
表(4-4)為Si0.1Mo2.06S3 所彌合出的結構參數………………………….42
圖(4-23)C0.1Mo2.06S3 利用Rietveld analysis 計算方法彌合出的分析
圖………………………………………………………………………..43
表(4-5)為C0.1Mo2.06S3 所彌合出的結構參數………………………….43
圖(4-24)Mo2S3 電阻率對溫度電性圖………………………………….44
圖(4-25)Mo2S3-x ( x = 0、0.2、0.4 )的電阻率對溫度的比較圖………45
圖(4-26)Mo2S3-x ( x = 0、0.2、0.4 )時70K 電性斜率比較圖………....45
圖(4-27) Mo2S3 電阻率對溫度的電性圖………………………………46
圖(4-28) Mo2S2.6電阻率對溫度的電性圖……………………………...46
圖(4-29) Mo2S2.2電阻率對溫度的電性圖……………………………...47
圖(4-30) Mo2S3.2電阻率對溫度的電性圖……………………………...47
圖(4-31) Mo2S3.5 的電阻率對溫度的電性圖…………………………..48
圖(4-32)Mo2S3-x 的Δρ/ρave 對特定溫區比較圖…………….………….49
圖(4-33)Mo2S1.8 在不同電流下的電性圖……………………….……..50
圖(4-34) Mo2S2.2 不同電流下的電性圖………………………………..51
圖(4-35) Mo2S2.4 在不同電流下的電性圖……………………………..51
圖(4-36) Mo2S2.6 在不同電流下的電性圖……………………………..52
圖(4-37) Mo2S2.8 在不同電流下的電性圖……………………………..52
圖(4-38) Mo2S3 在不同電流下的電性圖……………………………....53
圖(4-39) Mo2S3.2 在不同電流下的電性圖……………………………..53
圖(4-40) Mo2S3.5 在不同電流下的電性圖……………………………..54
圖(4-41) SixMo2S3-x (x=0~2.61)的電阻率對溫度比較圖……………...55
圖(4-42) SixMo2S3-x (x=0~0.5)在70K 時電阻率對溫度比較圖……….56
圖(4-43) SixMo2S3-x(x=0~0.33)的Δρ/ρave 對特定溫區比較圖…………57
圖(4-44) Si0.2Mo2S2.8 電阻率對溫度的電性圖…………………………58
圖(4-45) Si0.5Mo2S2.5 電阻率對溫度的電性圖…………………………59
圖(4-46) Si0.33Mo2S2.67 電阻率對溫度電性圖………………………….59
圖(4-47) SixMo6S8(x=0.2~3)電阻率對溫度的比較圖…………………60
圖(4-48) SiMo6S8 電阻率對溫度關係圖……………………………….61
圖(4-49)燒結時間延長至132 小時的Si0.6Mo6S8 電性圖…….………..61
圖(4-50)SiMoS電阻率對溫度的電性圖……………………………….62
圖(4-51) SiMoS1.2電阻率對溫度的電性圖………………….…………63
圖(4-52) SiMoS1.4電阻率對溫度的電性圖…………………………….63
圖(4-53) SiMoS1.8電阻率對溫度的電性圖…………………………….64
圖(4-54) Si0.125Mo0.75S 電阻率對溫度電性圖……………….…………65
圖(4-55) Si0.2Mo0.75S 電阻率對溫度電性圖……………………………65
圖(4-56) SixMo0.75S(x=0.8~0.95)電阻率對溫度電性比較圖………….66
圖(4-57) Si0.98Mo0.75S 電阻率對溫度電性圖…………………………..66
圖(4-58) SiMo0.75S 電阻率對溫度電性圖……………………………...67
表(4-6)不同離子半徑所對應的超導溫度……………………………..68
圖(4-59)Pb0.1Mo2.06S3 電阻率對溫度的關係圖………………….……..69
圖(4-60)C0.1Mo2.06S3 電阻率對溫度的關係圖…………………………69
圖(4-61)Si0.1Mo2.06S3 電阻率對溫度的關係圖.......................................70
圖(4-62)Ge0.1Mo2.06S3 電阻率對溫度的關係圖…………………..……70
圖(4-63)Ru0.1Mo2.06S3 電阻率對溫度的關係圖………………..………71
圖(4-64)B0.1Mo2.06S3 電阻率對溫度的關係圖………………..…….….71
圖(4-65)Bi0.1Mo2.06S3 電阻率對溫度的關係圖…………………...……72
圖(4-66)Sb0.1Mo2.06S3 電阻率對溫度的關係圖………………..…….…72
圖(4-67)Si0.1Mo2.06S3 的磁化率曲線χ(T)圖……………………………73
圖(4-68)SiMo6S8 的磁化率曲線χ(T)圖………………………………..74
圖(4-69) Si0.5Mo2S2.5 的磁化率曲線χ(T)圖……………………………74
圖(4-70) SiMoS 的磁化率曲線χ(T)圖…………………………………75
圖(4-71) SiMoS2 的磁化率曲線χ(T)圖………………………………...75
圖(5-1)Mo2.06S3 和X0.1Mo2.06S3(X=Si、C) a 軸比較圖……………........80
圖(5-2)Mo2.06S3和X0.1Mo2.06S3(X=Si、C) b 軸比較圖………………….80
圖(5-3)Mo2.06S3 和X0.1Mo2.06S3(X=Si、C) c 軸比較圖…………………81
圖(5-4)Mo2.06S3 和X0.1Mo2.06S3(X=Si、C)的單位晶胞體積比較圖……81
圖(5-5)X0.1Mo2.06S3(X=Si、C、Pb、Ge、Ru、B、Bi、Sb)的離子半
徑對Tc 比較圖………………………………………………………….82
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