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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:向得龍
研究生(外文):Te-Lung Hsiang
論文名稱:以X光吸收光譜探討CePt2+x之電子結構
論文名稱(外文):Electronic structure of CePt2+x studied by x-ray absorption spectroscopy
指導教授:張經霖
學位類別:碩士
校院名稱:淡江大學
系所名稱:物理學系碩士班
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:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:53
中文關鍵詞:稀土合金近邊吸收結構
外文關鍵詞:XANESCerium
相關次數:
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本篇論文利用X光吸收近邊緣結構 (X-ray absorption near edge structure) 對CePt2+x塊材系列樣品進行研究,此塊材系列樣品有x = 0、0.5和1共三種,其中對於鈰元素 (Cerium) 我們量測了其L3-edge和M4,5-edge的螢光訊號;對於鉑元素 (Platinum) 我們完成了L3-edge螢光訊號的測量。在Ce L3-edge發現CePt2+x塊材系列樣品其L3-edge譜圖具有Ce3+與Ce4+特徵組態結構,其中位於5726 eV的主峰A乃反映Ce3+ (4f 15d) 特徵而另一位於5733 eV則是由Ce4+ (4f 05d)所貢獻。而Ce的L3-edge和M4,5-edge譜圖形狀暗示著有Ce4+存在且Ce離子的價數仍較接近+3價。 Ce的價數計算可透過trivalent feature A 和 tetravalent feature B的相對強度作譜圖擬合計算。我們的研究暗示磁性熵會隨Pt的增加而減少,此與樣品的比熱量測結果一致。
This study presented the results of x-ray absorption near edge structure ( XANES ) study of a series of CePt2+x samples, where x = 0. 0.5 and 1. We had measured L3-edge and M4,5-edge for Ce element and L3-edge for Pt element in fluorescence mode. We have find that the L3 XANES of Ce of our samples are all consist with a main 3+ peak and a small 4+ feature. Peak A located at around 5726 eV directly reflects the Ce3+ (4f 15d) contribution. The small feature B located at about 5733 eV is contributed by the Ce4+ (4f 05d) state. The spectral shapes indicate that the Ce valence states are mainly 3+ with small amount of 4+ states. The average Ce valence can be estimated by the relative intensities of the trivalent feature A and the tetravalent feature B. Our results indicate that the magnetic entropy decreases with Pt concentration, which is consistent with the heat capacity measurements.
目錄
致謝………………………………………………………………Ⅰ
中文摘要…………………………………………………………Ⅱ
英文摘要…………………………………………………………Ⅲ
目錄………………………………………………………………Ⅳ
圖表目錄…………………………………………………………VI
第一章 序論 …………………………………………………1
第二章 樣品及理論簡介 ……………………………………3
第一節 CePt2+x 樣品介紹 …………………… 3
第二節 相關理論簡介 ……………………………………… 7
(一) 稀土族離子的磁性由來 ………………………… 7
(二) 磁交換作用介紹…………………………………… 9
(三) 重費米子性與近藤效應……………………………11
(四) 比熱理論簡介………………………………………12
第三章 X光吸收光譜簡介……………………………………14
第一節 X光吸收光譜近邊緣結構 ( XANES ) …………… 18
第二節 延伸X光吸收光譜精細結構 ( EXAFS ) ………… 18
第三節 數據分析 ……………………………………………20
第四章 實驗設備與量測方法……………………………… 26
第一節 光源………………………………………………… 26
第二節 單色儀……………………………………………… 28
第三節 光譜測量方式……………………………………… 28
第五章 結果與討論…………………………………………32
(一) Ce L3-edge ……………………………… 32
(二) Ce價數擬合計算 ………………………… 35
(三) Pt L3-edge ……………………………… 42
(四) Ce M4,5-edge …………………………… 45
第六章 結論…………………………………………………51
參考文獻………………………………………………………52
圖表目錄
Fig. 2-1 CePt2+x 系列晶體結構……………………………………… 4
Fig. 2-2 CePt2 塊材之X-Ray 繞射圖 ……………………………… 5
Fig. 2-3 CePt2.5 塊材之X-Ray 繞射圖……………………………… 5
Fig. 2-4 CePt3 塊材之X-Ray 繞射圖…………………………………5
Fig. 2.5 CePt2+x 塊材的晶格常數…………………………………… 6
Fig. 2-6 Gd 原子各殼層電子軌域隨距離的機率分布………………8
Fig. 2-7 RKKY 交互作用模型……………………………………… 10
Fig. 2-8 s-d 交互作用模型 ………………………………………… 10
Fig. 3-1 物質吸收截面與能量之關係圖…………………………… 16
Fig. 3-2 XANES 與EXAFS 分界圖…………………………………17
Fig. 3-3 光電子平均自由路徑與能量關係圖……………………… 19
Fig. 3-4 (a) 為單一散射路徑示意…………………………………… 19
(b) 為多重散射路徑示意…………………………………… 19
Fig. 3-5 選擇能量底限E0 值的不同方法……………………………21
Fig. 3-6 X 光吸收光譜之數據分析流程…………………………… 25
Fig. 4-1 X 光吸收光譜實驗示意圖………………………………… 27
Fig. 4-2 穿透式訊號示意圖………………………………………… 28
Fig. 4-3 X 光通過物質之強度衰減示意圖………………………… 28
Fig. 4-4 螢光式示意圖……………………………………………… 29
Fig. 4-5 電子逸出式示意圖………………………………………… 30
Fig. 4.6 光子吸收過程示意圖……………………………………… 31
Fig. 5-1 CePt2+x 塊材系列的Ce L3-edge ……………………………33
Fig. 5-2 CePt3 與CePt2 間L3-edge 的相減譜圖………………………34
Fig. 5-3 (a) Ce L3-edge 一次微分圖 ………………………………… 36
(b) Ce L3-edge 實驗數據譜圖…………………………………36
(c) many-body final states 理論計算結果 ……………………36
(d)多重散射理論計算結果 ………………………………… 36
Fig. 5-4 CePt2+x 的 L3-edge 擬合( fitting )示意圖………………… 38
Fig. 5-5 (a) CePt2+x L3-edge 扣除arctan function 示意圖…………… 39
(b) CePt2+x L3-edge 扣除arctan function 後的譜圖………… 39
(c) CePt2+x 的trivalent Ce 及tetravalent Ce 擬合結果……… 39
Fig. 5-6 (a) CePt2 的擬合結果與實驗譜圖比較 …………………… 40
(b) CePt2.5 的擬合結果與實驗譜圖比較…………………… 40
(c) CePt3 的擬合結果與實驗譜圖比較 …………………… 40
Fig. 5-7 Ce 離子其價數與4f 電子數的計算成果 ………………… 41
Fig. 5-8 CePt2+x 塊材系列的Pt L3-edge …………………………… 42
Fig. 5-9 (a)為扣除背景示意圖 ……………………………………… 43
(b)為扣除背景後所代表的WL 吸收峰 …………………… 43
Fig. 5-10 Pt 5d3/2 的曲線下面積積分值 …………………………… 44
Fig. 5-11 以CePt2 的5d3/2 未佔據態數為比較基準圖……………… 44
Fig . 5-12 CePt2+x塊材系列的Ce M4,5-edge ……………………… 45
Fig . 5-13 Ce M4,5-edge 其電子躍遷的詳細說明…………………… 46
Fig. 5-14 以CePt2 為比較基準,M5-edge 的譜圖差異比較………… 48
Fig. 5-15 以CePt2 為比較基準,M4-edge 的譜圖差異比較………… 49
Tab. 2-1 CePt2 與CeO2 的XRD 參數對照表…………………………6
Tab. 2-2 CePt2+x 塊材系列的γ和magnatic entropy 量測值。 ………6
Tab. 2-3 稀土族元素4f 殼層電子數(n)值 …………………………… 8
Tab. 5-1 The valence and n4f of CePt2+x …………………………… 41
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