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研究生:羅仕翔
研究生(外文):Shih-Hsiang Lo
論文名稱:利用低能量脈衝雷射合成之奈米鉍粒子的超順磁性研究
論文名稱(外文):Studies of superparamagnetic property of bismuth nanoparticles synthesized by low-power pulsed laser deposition
指導教授:馬遠榮馬遠榮引用關係
指導教授(外文):Yuan-Ron Ma
學位類別:碩士
校院名稱:國立東華大學
系所名稱:物理學系
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:2015
畢業學年度:103
論文頁數:77
中文關鍵詞:脈衝式雷射沉積系統超導量子干涉儀超順磁性
外文關鍵詞:Pulsed laser depositionBismuthSQUIDsuperparamagnetic
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此實驗利用脈衝式雷射蒸鍍法(pulsed laser deposition, PLD)和爐管式化學氣相蒸鍍儀(tube furnace chemical vapor deposition chamber)製作不同粒徑的零維奈米鉍粒子樣品以及有相同粒徑但不同氧化程度的零維奈米鉍粒子樣品。接著使用場發射掃描式電子顯微鏡(field-emission scanning electron microscopy, FESEM)、X-ray繞射儀(X-ray diffractometer, XRD)、X-ray光電子能譜儀(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)分析樣品表面形貌和成分結構。結果顯示製作出的奈米粒粒徑大小分布在30到120奈米之間,成分主要為純鉍(Bi)金屬,晶體結構為六角晶系(hexagonal system)。但粒子表面會因暴露在大氣中而輕微氧化形成三氧化二鉍(Bi2O3),且可以藉由通氧退火提高氧化程度。而在使用超導量子干涉儀(superconducting quantum interference device, SQUID)量測鉍的磁性時發現,與塊材鉍的逆磁性不同,奈米鉍粒子為超順磁性。磁矩大小約104 波耳磁子(μB),且會隨顆粒粒徑改變。
In this experiment, bismuth (Bi) nanoparticles have been prepared with different size and oxidation by using pulsed laser deposition (PLD) and tube furnace chemical vapor deposition chamber, then were characterized by field-emission scanning electron microscopy (FESEM), X-ray diffractometer (XRD) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The results show that the bismuth nanoparticles size range from about 30 to120 nm and mainly composed of bismuth element. The lattice system of the particle is hexagonal system. The surface of bismuth nanoparticles was oxidized slightly to bismuth oxide (Bi2O3). The oxidation of bismuth nanoparticles could be increased by being annealed with oxygen. In the magnetic measurement by superconducting quantum interference device (SQUID), bismuth nanoparticles were found that the magnetic properties of the particles are superparamagnetic different from bismuth bulks which are diamagnetic. The magnetic moment is about 1×104 Bohr magneton (μB), and the moment would change with particle size.
摘要 I
Abstract II
目錄 III
圖目錄 V
表目錄 VIII
第一章 研究動機與文獻回顧 1
1.1 研究動機 1
1.2 文獻回顧 2
1.2.1 鉍(bismuth)之性質 2
1.2.2 磁性的種類 3
第二章 材料製作設備與方法 13
2.1脈衝雷射蒸鍍法(pulsed laser deposition, PLD) 14
2.2爐管式化學氣相蒸鍍儀(tube furnace chemical vapor deposition chamber) 15
2.3實驗材料和設備 16
2.4實驗參數 19
2.5 實驗步驟 21
第三章 分析儀器與原理 23
3.1 場發射掃描式電子顯微鏡(field-emission scanning electron microscopy, FESEM) 23
3.2 X-ray繞射儀(X-ray Diffractometer, XRD) 26
3.3 X-ray光電子能譜儀(X-ray photoelectron spectrometry, XPS) 28
3.4 超導量子干涉儀 (superconducting quantum interference device, SQUID) 29
第四章 實驗數據與分析 33
4.1 不同粒徑之零維奈米鉍粒子樣品量測 33
4.1.1 使用場發射掃描電子顯微鏡分析零維奈米鉍粒子 33
4.1.2 使用X-ray繞射儀分析零維奈米鉍粒子 38
4.1.3 使用X-ray光電子能譜儀分析零維奈米鉍粒子 39
4.1.4 使用超導量子干涉儀分析零維奈米鉍粒子 43
4.2 退火過之零維奈米鉍粒子樣品量測 51
4.2.1 使用場發射掃描電子顯微鏡分析退火過零維奈米鉍粒子 51
4.2.2 使用X-ray繞射儀分析退火過零維奈米鉍粒子 55
4.2.3 使用X-ray光電子能譜儀分析退火過零維奈米鉍粒子 57
4.2.4 使用超導量子干涉儀分析退火過零維奈米鉍粒子 67
4.3 實驗結果總結 72
參考文獻 75


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