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系統識別號 U0002-2906201720542800
中文論文名稱 X光吸收光譜對銅摻雜之鈦鎳合金(Ti50Ni50-xCux)電子結構的研究
英文論文名稱 Electronic Structure of Cu-doped Ti-Ni Alloy(Ti50Ni50-xCux)Studied by X-ray Absorption Spectroscopy
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 105
學期 2
出版年 106
研究生中文姓名 劉柏佑
研究生英文姓名 Bo-You Liou
學號 604210129
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2017-06-19
論文頁數 74頁
口試委員 指導教授-張經霖
委員-董崇禮
委員-郭永綱
中文關鍵字 X光吸收光譜  形狀記憶合金 
英文關鍵字 XANES  Shape Memory Alloys 
學科別分類 學科別自然科學物理
中文摘要 我們以X光吸收光譜對鈦鎳摻雜銅合金Ti50Ni50-xCux (x=5,7.5,10,15,20,25,30)進行研究。從Ti L2,3 -edge譜中,Ti 3d 未占據態的變化趨勢與銅含量小於15%(x<15)電阻率的趨勢相反跟電子熱導率趨勢一致。從Ni L2,3 -edge譜中,Ni 3d未占據態的變化趨勢與銅含量大於15%(x>15)電阻率的趨勢相反跟電子熱導率趨勢一致。
從Ni的K-edge 譜中,前置吸收峰在Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=20、25、30)隨著x含量上升,3d-4p混成未佔據態有序下降。從Cu的K-edge譜中,前置吸收峰在Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=20、25、30)隨著x含量上升,3d-4p混成未佔據態有序上升。可知Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=20、25、30) 電子由Cu 3d-4p混成軌域向Ni 3d-4p混成軌域遷移。
英文摘要 We have performed X-ray absorption near edge structure (XANES) to study the shape memory alloys Ti50Ni50-xCux (x=5,7.5,10,15,20,25,30). From Ti L2,3 -edge spectra, the variation of Ti 3d unoccupied states correlates well with electronic thermal conductivity but instead trends with the electric resistivity on the copper content less than 15%(x<15). From Ni L2,3 -edge spectra, the variation of Ni 3d unoccupied states correlates well with electronic thermal conductivity but instead trends with the electric resistivity on the copper content greater than 15%(x>15).
From Ni K -edge spectra, pre-absorption peak at Ti50Ni50-xCux (x=20、25、30) with the increase of x content, 3d-4p mixed with unordered state orderly decline. From Cu K -edge spectra, pre-absorption peak at Ti50Ni50-xCux (x=20、25、30) with the increase of x content, 3d-4p mixed with unordered state orderly rise. It can be seen that the Ti50Ni50-xCux (x=20、25、30) electrons are intermixed by the Cu 3d-4p into the orbital domain to Ni 3d-4p.
論文目次 目錄
第一章 序論 1
第二章 樣品介紹 2
第三章 X光吸收光譜簡介 17
3.1 X光吸收光譜近邊緣結構(XANES) 21
3.2延伸X光吸收光譜精細結構(EXAFS) 22
3.3數據分析 27
第四章 實驗設備與量測方法 33
4.1 X光光源 33
4.2 單色儀 35
4.3光譜測量方式 35
4.4 測量之樣品的處理與準備 39
第五章 結果與討論 40
5.1 Ti K-edge 吸收光譜(XANES) 40
5.2 Ni K-edge 吸收光譜(XANES) 44
5.3 Cu K-edge 吸收光譜(XANES) 48
5.4 Ti L2,3-edge 吸收光譜 (XANES) 52
5.5 Ni L2,3-edge 吸收光譜 (XANES) 57
5.6 Cu L2,3-edge 吸收光譜 (XANES) 62
5.7 Ti L2,3-edge、Ni L2,3-edge及Cu L2,3-edge 吸收光譜 (XANES)與電阻率及電子熱導率比較 67
第六章 結論 72
參考文獻 73

圖目錄
圖2.1 麻田散體之結構 3
圖2.2 奧斯田體之結構 3
圖2.3 Ti50Ni45Cu5電阻率對溫度變化關係圖 7
圖2.4 Ti50Ni42.5Cu7.5電阻率對溫度變化關係圖 8
圖2.5 Ti50Ni40Cu10電阻率對溫度變化關係圖 8
圖2.6 Ti50Ni35Cu15電阻率對溫度變化關係圖 9
圖2.7 Ti50Ni30Cu20電阻率對溫度變化關係圖 9
圖2.8 Ti50Ni25Cu25電阻率對溫度變化關係圖 10
圖2.9 Ti50Ni20Cu30電阻率對溫度變化關係圖 10
圖2.10 Ti50Ni50-xCux系列樣品在室溫下不同結構下的電阻率 11
圖2.11 Ti50Ni45Cu5熱導率對溫度變化關係圖 12
圖2.12 Ti50Ni42.5Cu7.5熱導率對溫度變化關係圖 13
圖2.13 Ti50Ni40Cu10熱導率對溫度變化關係圖 13
圖2.14 Ti50Ni35Cu15熱導率對溫度變化關係圖 14
圖2.15 Ti50Ni30Cu20熱導率對溫度變化關係圖 14
圖2.16 Ti50Ni25Cu25熱導率對溫度變化關係圖 15
圖2.17 Ti50Ni20Cu30熱導率對溫度變化關係圖 15
圖2.18 Ti50Ni50-xCux系列樣品在室溫下不同結構下的電子熱導率 16
圖3.1物質吸收截面與能量之關係圖 19
圖3.2 XANES與EXAFS分界圖 20
圖3.3光電子平均自由路徑與能量關係圖 23
圖3.4單一散射與多重散射之圖示 23
圖3.5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示意圖 25
圖3.6出射電子受鄰近原子的背向散射,而產生干涉現象 25
圖3.7 X光吸收光譜之數據分析流程 27
圖3.8選擇能量底限E0值的不同方法 29
圖4.1 X光吸收光譜實驗示意圖 34
圖4.2穿透式 35
圖4.3 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 36
圖4.4螢光式 37
圖4.5電子逸出式 38
圖4.6光子吸收過程 38
圖5.1為Ti標準樣品Ti K-edge歸一化吸收光譜圖 41
圖5.2為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5、7.5、10、15、20、25、30) Ti K-edge歸一化吸收光譜圖 42
圖5.3為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=7.5、10、15) Ti K-edge歸一化吸收光譜圖 42
圖5.4為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=20、25、30) Ti K-edge歸一化吸收光譜圖 43
圖5.5為Ni標準樣品Ni K-edge歸一化吸收光譜圖 45
圖5.6為Ni50Ni50-xCux系列樣品(x=5、7.5、10、15、20、25、30)Ni K-edge歸一化吸收光譜圖 46
圖5.7為Ni50Ni50-xCux系列樣品(x=7.5、10、15)Ni K-edge歸一化吸收光譜圖 46
圖5.8為Ni50Ni50-xCux系列樣品(x=20、25、30)Ni K-edge歸一化吸收光譜圖 47
圖5.9為Cu標準樣品Cu K-edge歸一化吸收光譜圖 49
圖5.10為Ni50Ni50-xCux系列樣品(x=5、7.5、10、15、20、25、30)Cu K-edge歸一化吸收光譜圖 50
圖5.11為Ni50Ni50-xCux系列樣品(x=7.5、10、15)Cu K-edge歸一化吸收光譜圖 50
圖5.12為Ni50Ni50-xCux系列樣品(x=20、25、30)Cu K-edge歸一化吸收光譜圖 51
圖5.13為Ti標準樣品的L2,3- edge歸一化吸收光譜圖 53
圖5.14為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5、7.5、10、15、20、25、30)Ti L2,3- edge歸一化吸收光譜圖 54
圖5.15為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5)與要扣除arctangent函數背景之Ti L2,3- edge歸一化吸收光譜圖 54
圖5.16為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5)扣除arctangent 函數背景並fit一個Gauss峰之Ti L2,3- edge吸收光譜圖 55
圖5.17為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5、7.5、10、15、20、25、30)扣除arctangent函數背景、gauss峰的Ti L3- edge吸收光譜圖 55
圖5.18為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5、7.5、10、15、20、25、30)之Ti L3- edge之面積積分曲線 56
圖5.19為Ni標準樣品的L2,3- edge歸一化吸收光譜圖 59
圖5.20為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5、7.5、10、15、20、25、30)Ni L2,3- edge歸一化吸收光譜圖 59
圖5.21為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5)與要扣除arctangent函數背景之Ni L2,3- edge歸一化吸收光譜圖 60
圖5.22為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5)扣除arctangent函數背景並fit一個Gauss峰之Ni L2,3- edge吸收光譜圖 60
圖5.23為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5、7.5、10、15、20、25、30)扣除arctangent函數背景、gauss峰的Ni L3- edge吸收光譜圖 61
圖5.24為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5、7.5、10、15、20、25、30)之 Ni L3- edge之面積積分曲線 61
圖5.25為Cu標準樣品的L2,3- edge歸一化吸收光譜圖 63
圖5.26為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5、7.5、10、15、20、25、30)Cu L2,3- edge歸一化吸收光譜圖 64
圖5.27為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5)與要扣除arctangent函數背景之Cu L2,3- edge歸一化吸收光譜圖 64
圖5.28為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5)扣除arctangent函數背景並fit一個Gauss峰之Cu L2,3- edge吸收光譜圖 65
圖5.29為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5、7.5、10、15、20、25、30)扣除arctangent函數背景、gauss峰的Cu L3- edge吸收光譜圖 65
圖5.30為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5、7.5、10、15、20、25、30)之Cu L3- edge之面積積分曲線 66
圖5.31為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5、7.5、10、15、20、25、30)之Ti L3- edge之面積積分曲線與電阻率比較圖 69
圖5.32為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5、7.5、10、15、20、25、30)之Ni L3- edge之面積積分曲線與電阻率比較圖 69
圖5.33為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5、7.5、10、15、20、25、30)之Cu L3- edge之面積積分曲線與電阻率比較圖 70
圖5.34為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5、7.5、10、15、20、25、30)之Ti L3- edge之面積積分曲線與電子熱導率比較圖 70
圖5.35為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5、7.5、10、15、20、25、30)之Ni L3- edge之面積積分曲線與電子熱導率比較圖 71
圖5.36為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5、7.5、10、15、20、25、30)之Cu L3- edge之面積積分曲線與電子熱導率比較圖 71

參考文獻 [1]. L. C. Chang and T. A. Read, Trans. AIME 189, 47 (1951).

[2]. M. W. Burkart, T. A. Read, Trans. AIME 197, 1516 (1953).

[3]. E. Hornbogen, G. Wassermann, Z. Metallked. 47, 427 (1956).

[4]. 賴耿陽,【形狀記憶合金】(1999).

[5]. Y. Teng, S. Zhu, F. Wang, W. Wu. Physica B 18, 393 (2007).

[6]. Chem, in X-Ray Absorption : Principles, Application, Techniques of EXAFS, SEXAFS, SEXAFS and XANES, edited by D. C. Koningsberger and R. Prins (Wiley, New York, 1988), Vol. 92.

[7]. E. A. Stern, M. Newville et al, Phys. B. 208, 117 (1995).

[8]. D. E. Sayers, E. A. Stern, and F. W. Lytle, Phys. Rev. Let. 27, 1024 (1971).

[9]. EXAFS and Near edge Structure, edited by A. Bianconi, L. Incoccia and S. Stipcich (Springer-Verlay 1983).

[10]. H. Winick, S. Doniach, Synchrotron Radiation Research (1980).

[11]. EXAFS, Basic Principle and Data Analysis, edited by Boon K. Teo
(Springer-Verlag 1986).

[12]. 安全訓練手冊, National Synchrotron Radiation Reserach Center (NSRRC) (2001).

[13]. C.S. Hwang, F.Y, Lin. et al, Rev Sci. Instrum. 69, 1230 (1998).

[14]. A. Yu. Ignatov and N. Ali, Phys. Rev. B. 64, 014413 (2001).

[15]. O. M. Ozkendir, Int. J. Metall. Met. Phys. 1, 1 (2015).

[16]. B. Ramachandran, R. C. Tang, P. C. Chang, Y. K. Kuo, C. Chien, and S. K. Wu, J. Appl. Phys. 113, 203702 (2013).

[17]. S. B. Mulrooney and R. P. Hausinger, FEMS. Microbial. Rev. 27, 239 (2003).

[18]. A. Gaur, B. D. Shrivastava, and S. K. Joshi, J. Phys. Conf. Ser. 190, 012084 (2009).

[19]. T. C. Kaspar, A. Ney, A. N. Mangham, S. M. Heald, Y. Joly, V. Ney, F. Wilhelm, A. Rogalev, F. Yakou, and S. A. Chambers, Phys. Rev. B. 86, 035322 (2012).

[20]. Grayson, Siobhán. "Theoretical simulation of resonant inelastic
X-ray scattering in transition metal oxides." Project Report (2012).

[21]. P. E. R. Blanchard, R. G. Cavell, and A. Mar, J. Solid State Chem. 183, 1477 (2010).

[22]. Wang, Hongxin, et al. J. Electron. Spectrosc. Relat. Phenom. 114, 855 (2001).

[23]. T. K. Sham, A. Hiraya, and M. Watanabe, Phys. Rev. B 55, 7585 (1997).

[24]. H. Ebert, J. Sthör, S. S. P. Parkin, M. Samant, and A. Nilsson, Phys. Rev. B 53, 067 (1996).

[25]. S. Della Longa, A. V. Soldatov, M. Pompa, and A. Bianconi, Comput. Mater. Sci. 4, 199 (1995).

[26]. H. H. Hsieh, Y. K. Chang, W. F. Pong, J. Y. Pieh, P. K. Tseng, T. K. Sham, I. Coulthard, S. J. Naftel, J. F. Lee, S. C. Chung, and K. L. Tsang, Phys. Rev. B 57, 206 (1998).
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