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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:洪英哲
研究生(外文):Ying-Zhe Hong
論文名稱:成長Fe-Mn-O與Fe-Ni-O陶鐵磁薄膜之電性量測
論文名稱(外文):The Electric Properties of Fe-Mn-O and Fe-Ni-O Ferrite Thin Films
指導教授:陳 恭
學位類別:碩士
校院名稱:國立中正大學
系所名稱:物理所
學門:自然科學學門
學類:物理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:68
中文關鍵詞:陶鐵磁
外文關鍵詞:Ferrite
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氧化鐵(Fe3O4)在室溫中具有良好的導電率,主要是因為電子可以在Fe2+與Fe3+陽離子之間做快速的交換,而我們可利用其他的金屬陽離子,有系統的取代氧化鐵中鐵離子的方式來了解磁性氧化物中基本的電子傳輸特性,因此我們利用分子束磊晶的方法在MgO(100)基板上,製備兩種系列的陶鐵磁薄膜,Fe3-xMnxO4 (FMNO)與 Fe3-xNixO4 (FNIO),其中兩種過渡金屬元素分別以不同的比例(0 £ x £ 3)混入氧化鐵。在溫度範圍77至340K的可變溫環境中,測量各比例陶鐵磁薄膜的dc conductivity,結果顯示此系列所有的陶鐵磁薄膜其電阻率與溫度的關係皆呈現數學形式為r = ro exp (Ep/kBT)的趨勢,而此行為正與典型的半導體一樣,此外各組薄膜的pre-factor ro亦皆隨著x的增加而呈指數上升的趨勢;在活化能Ep方面,Fe3-xMnxO4薄膜在Mn的濃度x ~ 1.2之前活化能幾乎維持在約60 meV左右不變,當Mn的濃度 x超過1.5之後活化能急劇上升並在x = 1.5時活化能> 275 meV,經由以上的結果推論,在低濃度範圍(low doping range)的幾組薄膜中,其電阻率的變化是依據鐵陽離子的個數(Fe2+/Fe3+ pairs)在改變,然而當過渡金屬離子的濃度逐漸地增加,而薄膜的電性也由band state較窄的半導體漸漸趨向band state較寬的絕緣體性質。
The relatively high conductivity of Fe3O4 (magnetite) at room temperature is due to the fast exchange of electrons between Fe2+ and Fe3+ cations. Systematically replacing Fe-ions by other metal cations may understand the mechanism of the basic transport of magnetic oxides. In this regard, two series of Fe3-xMnxO4 (FMNO) and Fe3-xNixO4 (FNIO) ferrite thin films with different concentration (0 £ x £ 3) have been prepared by molecular beam epitaxcy on MgO (100) substrates. The temperature and concentration-dependent dc conductivity have been thoroughly examined for these thin films within temperature range 78-345K. It is found that all films show r = ro exp (Ep/kBT) behavior indication a typical semiconductor characteristic. However, the pre-factors ro of the resistivity of each sample increases exponentially with increases of value of x but for the Fe3-xMnxO4 thin films that the activation energy remains constant (~ 60 meV) until x reaches a critical threshold at x ~ 1.2. Beyond the threshold the activation energy arises abruptly and reaches > 275 meV at x = 1.5. These results suggest that at low doping range, the resistivity of samples depend on the number of Fe2+/Fe3+ pairs but in higher values of x it tends to change from a narrow band state semiconductor into a wide band insulator.
鍵入論文的論文目次
[1] Mott, N. F. ,”Metal-Insulator Transitions”, Taylor & Francis(1990)
[2] Stéphanie Capdeville, Pierre Alphonse, Corine Bonningue, Lionel
Presmanes, and Philippe Tailhades, J. Appl. Phys. 96, 6142 (2004)
[3] 黃永杰,“磁性材料”電子工業出版社出版(1993)
[4] 陳俊智, “ 之熱電傳輸性質之研究”,中山大學 碩士論文(2003)
[5] 尹傳儒,“科普頻道-光子晶體簡介” 北京雷霆萬鈞科技有限公司(2003)
[6] 黃欽城, ”Fe-Cr-O 薄膜之結構、磁性暨電性探討”,中正大學 碩士論文 (2002)
[7] 陳啟亮,”Electronic and Magnetic Properties of Transition Metal Ferrites and Superlattices Studied by X-ray Absorption Spectroscopy”, 陳啟亮,淡江大學物理系 博士論文,(2005)
[8]W.Eerenstein,T.T.M.Palstra,and T.Hibma ”Origin of the increased resistivity in epitaxial films”physical review B 66,201101(R)(2002)
[9] 潘文立,“單晶Fe-Ni-O薄膜的晶體結構,混合價態與磁性行為”,中正大學 碩士論文(2004)
[10] 王耿敏,“陶鐵磁Fe3-xMnxO4 (0≦x≦3)薄膜之結構相變及磁性",中正大學 碩士論文(2003)
[11] 時定康 王智祥 林浩雄, “氮砷化銦量子井特性研究及其應用”,物理雙月刊, 23卷 6期(2001)
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