| 記錄編號 | 6427 |
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| 狀態 | NC094FJU00198007 |
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| 助教查核 | |
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| 索書號 | |
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| 學校名稱 | 輔仁大學 |
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| 系所名稱 | 物理學系 |
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| 舊系所名稱 | |
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| 學號 | 493326049 |
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| 研究生(中) | 何旻諺 |
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| 研究生(英) | Ho Min Yen |
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| 論文名稱(中) | CePt2奈米微粒之磁性與熱性研究 |
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| 論文名稱(英) | The study of magnetic and thermodynamic properties in CePt2 nanoparticles |
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| 其他題名 | |
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| 指導教授(中) | 陳洋元 |
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| 指導教授(英) | Y.Y. Chen |
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| 校內全文開放日期 | |
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| 校外全文開放日期 | |
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| 全文不開放理由 | |
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| 電子全文送交國圖. | |
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| 國圖全文開放日期. | |
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| 檔案說明 | |
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| 電子全文 | |
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| 學位類別 | 碩士 |
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| 畢業學年度 | 94 |
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| 出版年 | |
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| 語文別 | 中文 |
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| 關鍵字(中) | 奈米微粒
康斗效應
重費米化合物
反鐵磁 |
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| 關鍵字(英) | nanoparticle
Kondo effect
antiferromagnetism
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| 摘要(中) | 本論文主要探討CePt2從塊材縮小為奈米微粒後，其磁性以及比熱的變化與尺寸的關係。隨著CePt2尺寸的變小，樣品的電子能帶會漸漸變寬，能階也會變得不連續，此時量子尺寸效應(Quantum size effect )和表面效應(Surface effct)變得不可忽略，所以在一些物理性質上會有變化。
從比熱的量測去分析，CePt2塊材的反鐵磁溫度(Neel temperature)為1.75 K，康斗溫度 (Kondo temperature) 為5.6 K。有56 % 的Ce是康斗效應 (Kondo effect) 的貢獻。此時磁性熵 (entropy) 為100%。在做成26 nm的奈米微粒時，其反鐵磁溫度 (Neel temperature)下降至0.84 K，而康斗溫度 (Kondo temperature)下降至4.5 K。而帶有磁性的Ce3+濃度也變低了，剩下原本塊材時的86 %，部分的Ce原子變為不帶磁性的Ce4+。作成3.1 nm的奈米微粒時，反鐵磁的效應已經消失了，此時磁性的貢獻完全為康斗效應 (Kondo effect) 的貢獻，而康斗溫度 (Kondo temperature) 下降至0.42 K，而有磁性的Ce3+濃度只剩下塊材時的29 %。
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| 摘要(英) | In this thesis we studied the correlation of antiferromagnetism and Kondo effect with the size in CePt2 .As the size decreases to nanoscale, the electronic band structure become broaden and more discreteness. The influence of Quantum size effect and surface effect on physical properties become significant.
CePt2 bulk is an antiferromagnetic Kondo-lattice compound with TN ~ 1.75 K and TK ~ 5.6 K. The evolution of AF and Kondo interaction in CePt2 is observed by analysis of the measure of temperature-dependent specific heat and magnetism. This analysis shows that 56 % of Ce in is involved in Kondo interaction. While 100 % of the expected entropy is recovered in CePt2 bulk, only 86% and 29% is recovered for 26 nm and 3.1 nm nanoparticle. TK decreases from 5.6 K to 4.5 K and TK decreases from 1.75 K to 0.84 K as bulk to 26 nm. TK decreases from 5.6 K to 0.42 K as bulk to 3.1 nm. At this size, antiferromagnetism is vanish.
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| 論文目次 | 中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
目錄 Ⅲ
圖目錄 Ⅵ
表目錄 Ⅹ
第一章 簡介與相關理論
1.1 稀土族元素與重費米化合物 1
1.2 重費米子系統相關理論 3
1.2.1 RKKY 理論概述 3
1.2.2 Kondo 效應 5
1.3 比熱簡介 7
1.4 磁比熱 8
1.4.1 鐵磁性 （Ferromagnetism） 8
1.4.2 反鐵磁性（Antiferromagnetism） 9
1.5 磁性熵 9
1.6 晶格比熱 10
1.7 電子比熱 11
1.8 小尺寸樣品的比熱 12
第二章 實驗樣品的製作
2.1 弧光放電法(arc)製作CePt2塊材(bulk) 14
2.2 準分子雷射濺鍍 (Excimer Laser Ablation) 製作 CePt2 以及 LaPt2 奈米微粒 17
2.3 電阻加熱法 (熱蒸鍍) 製作 CePt2 以及LaPt2 奈米微粒 23
第三章 實驗原理與量測
3.1 XRD (X-Ray Diffraction) 量測 26
3.2 TEM 量測 29
3.3 比熱量測 31
3.4 磁性量測 38
第四章 實驗結果與討論
4-1 塊材 (bulk) 量測結果 41
4.1.1 XRD 量測結果 41
4.1.2 比熱量測結果 45
4.1.3 塊材 SQUID 量測結果 51
4-2 奈米微粒 (nanoparticle) 的量測結果
4.2.1 XRD 量測結果 54
4.2.2 比熱量測結果 63
第五章 結論 72
參考文獻 73
圖目錄
圖 1.2.1 非磁性的金屬溶液當中摻入磁性雜質時，溫度對電阻的情形(Kondo Effect) 6
圖 1.2.2 Kondo Effect 示意圖 6
圖 2.1.1 弧熔爐示意圖 14
圖 2.1.2 CePt2 合金製作相圖[5] 16
圖 2.1.3 LaPt2 合金製作相圖[6] 16
圖 2.2.1 準分子雷射濺鍍系統圖(能量較弱) 18
圖 2.2.2 準分子雷射濺鍍系統圖(能量較強) 18
圖 2.2.3 雷射實驗示意圖 21
圖 2.2.4 實驗後收集盤上之樣品示意圖 22
圖 2.2.5 真空腔體內部示意圖 22
圖 2.3.1 旋轉機制與蒸發源示意圖 25
圖 2.3.2 實驗環境簡圖 25
圖 3.1.1 Bragg`s law示意圖 26
圖 3.1.2 X-Ray 繞射儀實物圖 28
圖 3.2.1 電子槍之示意圖 29
圖 3.2.2 基本穿透式顯微鏡 (TEM) 之構造圖 30
圖 3.3.1 樣品座(Sample holder)構造圖 31
圖 3.3.2 He3 棒示意圖 33
圖 3.3.3 He3 棒放入具有超導磁鐵的杜瓦瓶構造簡圖 36
圖 3.3.4 超導磁鐵簡圖 37
圖 3.4.1 超導量子干涉儀 (SQUID)實物圖 38
圖 3.4.2 以He3棒系統量測Al (99.9999 %)，超導溫度為1.16 K 40
圖 4.1.1.1 文獻記載CePt2 的XRD繞射角度和強度以及index值 41
圖 4.1.1.2 CePt2的XRD實驗結果 42
圖 4.1.1.3 文獻記載LaPt2 的XRD繞射角度和強度以及index值 42
圖 4.1.1.4 LaPt2的XRD實驗結果 43
圖 4.1.1.5 CePt2晶格常數a對cos2θ/sinθ作圖 44
圖 4.1.1.6 LaPt2晶格常數a對cos2θ/sinθ作圖 44
圖 4.1.2.1 CePt2 塊材在低溫下的 C vs T 圖 45
圖 4.1.2.2 CePt2 塊材在低溫下的 C/T vs T 圖 45
圖 4.1.2.3 LaPt2 塊材的 C vs T 圖 46
圖 4.1.2.4 CePt2-LaPt2 所得到的磁性比熱圖 47
圖 4.1.2.5 CePt2塊材之磁性entropy與溫度關係圖 47
圖 4.1.2.6 Kondo effect 以及反鐵磁比熱的分析圖 48
圖 4.1.2.7 CePt2塊材比熱分析結果 C vs T 圖 49
圖 4.1.2.8 CePt2塊材比熱分析結果 C/T vs T 圖 49
圖 4.1.2.9 CePt2 塊材在外加了 0T、2T 以及 7T 磁場時所量測到的比熱對溫度圖 50
圖 4.1.3.1 CePt2塊材1.25 K 至 300 K 的χ vs T 圖 51
圖 4.1.3.2 CePt2塊材1.25 K 至10 K 的χ vs T 51
圖 4.1.3.3 CePt2塊材1/χ vs T 圖，分別去 fit 高溫及低溫的
Curie constant 52
圖 4.1.3.4 fit低溫的curie constant 去算出effective magnetic moment μeff 53
圖 4.1.3.5 fit高溫的curie constant 去算出effective magnetic moment μeff 53
圖 4.2.1.1 以 Guassian與Lorentzian 函數模擬 CePt2 奈米微粒主峰θ=38.68之半高寬 56
圖4.2.1.2 CePt2 奈米微粒尺寸與 XRD 半高寬關係圖 56
圖4.2.1.3 CePt2 奈米微粒TEM圖像 57
圖4.2.1.4 CePt2 奈米微粒XRD圖 58
圖 4.2.1.5 CePt2 奈米微粒XRD圖 59
圖 4.2.1.6 CePt2 奈米微粒XRD圖 59
圖 4.2.1.7 CePt2 bulk 與 nanoparticle XRD 對照圖 60
圖 4.2.1.8 CePt2晶格常數計算，所得其晶格常數為7.72949 ? 61
圖 4.2.1.9 CePt2晶格常數計算，所得其晶格常數為7.72532 ? 61
圖 4.2.1.10 CePt2 晶格常數對尺寸的關係圖 62
圖 4.2.2.1 CePt2 的 bulk 和 nanoparaticle 的比熱圖 63
圖 4.2.2.2 LaPt2 的 bulk 和 nanoparticle 的比熱圖 64
圖 4.2.2.3 26nm CePt2 nanoparticle比熱圖 65
圖 4.2.2.4 3.1nm CePt2 nanoparticle比熱圖 65
圖 4.2.2.5 3.1nm CePt2 nanoparticle外加磁場比熱圖 66
圖 4.2.2.6 3.1nm CePt2 nanoparticle外加磁場C/T vs T 的圖 66
圖 4.2.2.7 26nm nanoparticle CePt2- LaPt2 所得到的磁性比熱圖 67
圖 4.2.2.8 26nm CePt2 nanoparticle之磁性與溫度關係圖 68
圖 4.2.2.9 26nm CePt2 nanoparticle比熱分析結果 C vs T 圖 68
圖 4.2.2.10 26nm CePt2 nanoparticle比熱分析結果 C/T vs T 圖 69
圖 4.2.2.11 3.1nm nanoparticle CePt2- LaPt2 所得到的磁性比熱圖 70
圖 4.2.2.12 3.1nm CePt2 nanoparticle之磁性與溫度關係圖 70
圖 4.2.2.13 3.1nm CePt2 nanoparticle比熱分析結果 C vs T 圖 71
圖 4.2.2.14 3.1nm CePt2 nanoparticle比熱分析結果 C/T vs T 圖 71
表目錄
表1.1 鑭系元素的電子組態 2
表1.2 稀土族離子的角動量 2
表2.1 雷射腔體通入不同氣體產生不同波長雷射光 18
表3.1 為 XRD 實驗條件與參數 28
表3.2 電流與磁場關係表 37
表4.1 以準分子雷射濺鍍法制作 CePt2 使用的參數與所得結果 55
表4.2 晶格常數隨著 size 變小而收縮 62
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| 參考文獻 | [ 1] 曹烈兆,低溫物理學 536-559 (中國科學技術大學出版社,台北市,1999).
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| 論文頁數 | 72 |
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