學位論文

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2007 - 20102

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Subject: search.filters.subject.單晶

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    LixCoO2單晶樣品之電化學製備與磁性研究
    (2010) 歐陽宗煜
    本論文利用溶劑生長法來成長LixCoO2 單晶樣品，透過電化學法製備出不同鋰離子含量的LixCoO2 單晶樣品，並使用單晶X 光繞射儀及超導量子干涉儀檢視LixCoO2 單晶樣品的結構變化與磁性特性。 在磁性部份，當鋰離子含量介於0.71 – 0.87 及0.33 – 0.38 的區間內，LixCoO2單晶樣品表現出Curie-Weiss 順磁性行為；但當鋰離子含量介於0.38 – 0.71 的範圍內時，LixCoO2 單晶樣品表現出Pauli 自由電子順磁行為。在LixCoO2 單晶樣品的Co4+皆處於低自旋態而非高自旋態。 鋰離子含量為0.87 的LixCoO2 單晶樣品，當外加磁場平行晶體的c 軸方向，絕對溫度達9 K 時，磁化率出現一個寬峰，推測此行為可能與鈉離子含量為0.82的NaxCoO2 的A 型反鐵磁有序類似。鋰離子含量為0.53 的LixCoO2 單晶樣品，當絕度溫度達66 K，磁化率強度出現一遞減的趨勢，推測為自旋狀態變化所導致此一行為。鋰離子含量為0.50 的LixCoO2 單晶樣品，當絕度溫度達200 K 時，磁化率出現一個小峰，推測為反鐵磁有序的相轉變。鋰離子含量為0.47 的LixCoO2 單晶樣品，當絕度溫度到達175 K 時，會出現磁化率熱滯現象，此現象於LixCoO2粉末樣品中也有發現，此磁性異常行為可能是自旋狀態的相轉變或是電荷分佈不均勻，或表面磁性所致。這些磁性異常現象可能與LixCoO2 單晶樣品的自旋自由度複雜性有關。不同鋰離子濃度的LixCoO2 的磁性相圖已經完整透過單晶樣品製作完成。
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    以掃描式穿透顯微鏡研究NaxCoO2單晶表面(x = 0.84)
    (2007) 黃松勳
    我們以掃描式探針顯微鏡(scanning tunneling microscopy, STM)研究NaxCoO2的表面結構，觀察濃度x = 0.84之單晶樣品，在超高真空系統中剝離出新的表面進而在STM下觀察其表面結構，在室溫下觀察到表面Na形成排列結構p(√7 x √7) hexagonal phase和p(3 x 3) kagome phase，以及p(2√3 x 2√3) pinwheel phase。同時也觀察到Na的排列結構隨著時間會有明顯的變化，如流體般與固態之間的漲落；並以觀察到的實驗結果進而建構以Na原子形成trimmer之模型來描述Na原子在表面的排列結構。我們也觀察到類一維的p(6 x 1)的條紋相(stripe phase)，其結構週期在表面低能電子繞射(low energy electron diffraction, LEED)和在單晶X-ray Laue繞射中都被觀察到，說明了條紋相結構不僅存在表面上同時也存在整個單晶塊材之中。在STM下也觀察到三個方向條紋相的分佈邊界(domain boundary)，以及Na排列相隨著條紋相之週期排列起伏的情況。在LEED實驗中，些微加熱或降低溫對於條紋相p(6 x 1)排列結構有增進的效果。但在低溫的STM實驗中，僅少數可觀察到kagome phase的Na排列，大部分觀察到的Na排列結構較室溫下所觀察的無序。