本論文的工作是利用X光吸收近邊結構光譜(X-ray Absorption Near-Edge Structure (XANES))研究Heusler化合物Ni2+xMn1-xGa( x=0 ~ 0.24 )電子結構隨著Ni/Mn含量的變化。隨著鎳的濃度增加，從鎳 K-edge和L-edge我們可以觀測到，隨著鎳含量的增加，有電子從3d軌域轉移到4p軌域的現象，而鎳的平均價數也隨之提高；從錳的K-edge可以觀察到隨著錳含量的減少，Mn2+的貢獻提高而Mn3+的貢獻減少，這顯示了錳的平均價數有減少的趨勢。此外，從鎳和錳的L3-edge半高寬可以發現，當鎳逐漸取代錳，原子結構有明顯的改變，同時鎳和錳周圍原子的穩定度也隨之提高。

We have studied the electronic structure of martensitic compounds Ni2MnGa by x-ray absorption near edge structure (XANES). The ratio of Ni to Mn was varied in order to investigate the structural and magnetic properties in these materials. We observed systematic variations in XANES in a series of Ni2+xMn1-xGa (x=0.0 ~ 0.24) samples. In Ni K-edge and L-edge spectra, we observed electron transfer from Ni 3d to 4p orbital and the average of Ni valance increased by increasing Ni concentration. In Mn K-edge spectra, we observed the average valance of Mn decrease from 3+ with increasing Ni concentration. Atomic structure changed as Ni/Mn ratio increase, and the local structure is more stable at higher Ni concentration.

目錄
第一章 序論..……………………………………………………1
1-1 簡介………………………………………………………1
1-1-1 形狀記憶效應…………………………………………2
1-1-2 擬彈性效應……………………………………………2
1-2 Ni2MnGa的基本性質……………………………………5
1-2-1 Heusler合金(L21結構) ……………………………5
1-2-2 RKKY模型…………………………………………5
1-2-3 Ni含量與相變溫度之關係…………………………6
1-3 樣品製備簡介…………………………………………8
第二章 X光吸收光譜介紹……………………………………10
2-1 X光吸收光譜近邊緣結構(XANES)……………………13
2-2 延伸X光吸收光譜精細結構(EXAFS)……………………14
2-3 數據分析…………………………………………………20
第三章 實驗設備與量測方法……………………………………26
3-1 X光光源…………………………………………………26
3-2 單色儀(monochromator)……………………………………27
3-3 光譜測量方式………………………………………………30
3-4 測量之樣品的處理與準備…………………………………34
第四章 實驗結果與討論…………………………………………35
4-1 Ni K-edge吸收光譜(XANES)……………………………35
4-2 Mn K-edge吸收光譜(XANES)……………………………36
4-3 Ni L-edge吸收光譜………………………………………43
4-4 Mn L-edge吸收光譜………………………………………44
第五章 結論………………………………………………………49
參考文獻…………………………………………………………50
圖表目錄
圖1-1 形狀記憶效應示意圖………………………………………2
圖1-2 形狀記憶合金的SME與PE示意圖……………………………3
圖1-3 形狀記憶合金之SME與PE對溫度、應力與應變關係之示意 圖……………………………………………………………3
表1-1 TiNi系與銅系形狀記憶合金特性之比較列表………………4
圖1-4 Heusler合金L21結構圖………………………………………7
圖1-5 Ni2MnGa tetragonal結構圖……………………………………7
圖1-6 Ni2+xMn1-xGa合金變態溫度與Ni含量關係圖………………8
圖2-1 物質吸收截面與能量之關係圖……………………………12
圖2-2 XANES 與 EXAFS 分界圖…………………………………13
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 以雙原子分子的情況來表示吸收光譜與光電子末態波函數關
係的示意………………………………………………………17
圖2-6 出射電子受鄰近原子的背向散射，而產生干涉現象圖………18
圖2-7 X光吸收光譜之數據分析流程…………………………………20
圖2-8 選擇能量底限E0值的不同方法………………………………22
圖3-1 X光吸收光譜實驗示意圖……………………………………29
圖3-2 穿透式…………………………………………………………30
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d…………………………………………………30
圖3-4 螢光式…………………………………………………………31
圖3-5 電子逸出式…………………………………………………32
圖3-6 光子吸收過程…………………………………………………33
圖4-1 Ni K-edge吸收光譜…………………………………………37
圖4-2 Ni K-edge主峰放大圖………………………………………38
圖4-3 Ni K-edge吸收光譜…………………………………………37
圖4-4 Mn K-edge吸收光譜…………………………………………40
圖4-5 Mn K-edge吸收光譜，x≦0.14………………………………41
圖4-6 Mn K-edge吸收光譜，x≧0.14………………………………42
圖4-7 Ni L-edge吸收光譜……………………………………………45
圖4-8 Ni L3-edge半高寬………………………………………………46
圖4-9 Ni L-edge吸收光譜……………………………………………47
圖4-10 Mn L3-edge半高寬……………………………………………48

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