系統識別號 | U0002-2906201720542800 |
---|---|
DOI | 10.6846/TKU.2017.01056 |
論文名稱(中文) | X光吸收光譜對銅摻雜之鈦鎳合金(Ti50Ni50-xCux)電子結構的研究 |
論文名稱(英文) | Electronic Structure of Cu-doped Ti-Ni Alloy(Ti50Ni50-xCux)Studied by X-ray Absorption Spectroscopy |
第三語言論文名稱 | |
校院名稱 | 淡江大學 |
系所名稱(中文) | 物理學系碩士班 |
系所名稱(英文) | Department of Physics |
外國學位學校名稱 | |
外國學位學院名稱 | |
外國學位研究所名稱 | |
學年度 | 105 |
學期 | 2 |
出版年 | 106 |
研究生(中文) | 劉柏佑 |
研究生(英文) | Bo-You Liou |
學號 | 604210129 |
學位類別 | 碩士 |
語言別 | 繁體中文 |
第二語言別 | |
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 |
關鍵字(中) |
X光吸收光譜 形狀記憶合金 |
關鍵字(英) |
XANES Shape Memory Alloys |
第三語言關鍵字 | |
學科別分類 | |
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. |
第三語言摘要 | |
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). |
論文全文使用權限 |
如有問題,歡迎洽詢!
圖書館數位資訊組 (02)2621-5656 轉 2487 或 來信