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四方晶系結構的化合物MgxFe1-yCoyTe樣品之製作與磁性特性

本論文主要是研究一系列MgxFe1-yCoyTe (x = 0.1～0.4；y = 0.05～0.3)的晶體結構分析與取代後的磁性變化。 由X-Ray 粉末繞射圖(XRD)得知利用四種粉末直接混合 製成的樣品結構是最乾淨的。在x = 0.2 而y < 0.3，以及x = 0.3 而y < 0.1 時，皆能夠使樣品形成P4/nmm 空間群的tetragonal 結構。三個系列中是以x = 0.2 時，Co 的取代量能夠到最高。 在本實驗中，一共在Mg-Fe-Te-Co 系統中製作了10 個 tetragonal 單相。由磁性量測的結果顯示，在5 K 以上皆無超 導訊號。同時在tetragonal 結構中，樣品分別在35 K 到45 K 以及115 K 到120 K 之間出現反鐵磁序的轉變。

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Synthesis and Magnetic Properties of MgxFeTe ( 0.07 ≦ x ≦ 0.28 )Compounds with Tetragonal Structure

從超導體的自旋密度波這個理論中指出，含有參雜物的FeTe系統很有可能成為高溫超導。在Fe1+xTe (0.05 ≤ x ≤ 0.17)這個結構中，多出的Fe不只能夠穩定P4/nmm空間群的Pb-O形式的晶格結構，同時也會造成很強的磁性。而在Fe減少的狀況下，則會導致樣品形成P63/mmc空間群的hexagonal結構。本實驗中以Mg摻雜取代多餘的鐵塞入FeTe中藉此消除多的磁性看是否能誘發出超導，製作了MgxFeTe系列範圍在0.07 ≤ x ≤ 0.28，此系列樣品會形成同屬P4/nmm空間群的tetragonal結構，在 MgxFeTe系統中未發現有超導訊號。

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以第一原理研究扶手椅型石墨烯奈米帶的應變效應

量子束縛效應(quantum confinement effect)在了解扶手椅型石墨烯奈米帶因應變而產生的能隙變化中扮演了重要的角色。基於第一原理計算及利用相位移模型(phase accumulation model)，我們也探討了不同應變下扶手椅型石墨烯奈米帶在Γ點的相位移。計算結果顯示，雖然相位移的能量色散會被應變所調變，但不同應變下的相位移在費米能階附近大約都為0.75π。除了鋸齒型碳奈米管的相位移為0以外，鋸齒型碳奈米管在圓周方向因週期邊界條件而造成的波向量量化條件與扶手椅型石墨烯奈米帶的相似。利用區域摺疊方法 (zone folding method) ，我們可以利用應變下的石墨烯電子結構及代入0.75 π與0的相位移而分別計算任意應變下的扶手椅型石墨烯奈米帶及鋸齒型碳奈米管的能隙。扶手椅型石墨烯奈米帶隨應變變化的鋸齒型能隙震盪行為非常相似於鋸齒型碳奈米管的結果。此鋸齒型的能隙震盪行為會因相位移的不同而有很明顯的偏移。此外，能隙震盪的峰值與週期都會隨著奈米帶寬度的增加而變小。對於某個寬度的扶手型石墨烯奈米帶而言，能隙震盪的峰值與週期都會隨著應變的增加而變大。所有這些觀察到的結果都可輕易地由區域摺疊方法解釋。另外，我們也探討了應變下扶手椅型石墨烯奈米帶的幾何結構、總能量及功函數。利用區域摺疊方法及考慮偶極能障效應，扶手椅型石墨烯奈米帶的功函數可由應變下的石墨烯電子結構及功函數成功地預測。我們的模型與LDA計算的吻合，證明了我們的模型可提供一個有效且精確的方法來預測任意應變下扶手椅型石墨烯奈米帶的能隙及功函數，並因此提供一個很好了解量子束縛效應在扶手椅型石墨烯奈米帶中所扮演角色的機會。

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利用導膜共振效應之局部強場特性引發雙光子光聚合效應

本論文發展出藉由一維導模共振光柵結構(Resonance waveguide grating,RWG)之局部強場特性，RWG 的結構主要組成為： 低射率光柵，覆蓋上高折射率材料TiO2 形成波導-光柵層。將RWG 設計具有近紅外光波段(波長為1064 nm)的導模共振模態(Guided-mode resonance, GMR)特性，藉由嚴格耦合波理論(Rigorous Coupled WaveAnalysis，RCWA)計算分析，顯示此GMR 會在TiO2 波導層與空氣介面 形局部強場特性(strong local field)。使用nano-second Nd;YAG 雷射(1064 nm)為曝光光源來引發SU8 光阻的TPA 光聚合化效應；在無 RWG 結構下，所需要的臨界光強度為530 MW/cm2，而在RWG 結構的GMR 共振條件下， 其所需的光強度可以大大地被降低至 0.7MW/cm2。由於局部強場的效應關係，我們成功地製作出微奈米結構(小於100nm)。

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氧化鎳與鈷鎳合金薄膜在銅001之磁性質

本篇論文致力於探討反鐵磁性氧化鎳薄膜之形成以及與鐵磁性鈷鎳合金之耦合現象。我們將鈷鎳/銅(001) 之磁性超薄膜於壓力 10-6 mbar 下鋪氧 1800 秒，在X光吸收光譜 (X-ray absorption spectroscopy, XAS) 得知此壓力大量曝氧的方式可以於表面形成氧化物。而且磁性並沒有破真空而造成磁性減少，這也指出表面氧化物具有保護作用。 　　在13層鎳於銅(001)上鋪氧之實驗，隨著外加磁場降低溫 (field cooling) 探討氧化層的物理性質，觀察道在低溫下有coercivity enhancement之現象。另外，在10層鎳上鍍上不同層數的鎳並隨之曝氧，研究這種氧化方式所造成的氧化層之厚度。得知此氧化鎳之層數為3層，並且觀察到在低溫下有coercivity enhancement 以及 exchange bias 兩種現象。從各溫度的磁性了解到氧化鎳的涅爾溫度 (Néel temperature, TN) 為200K 以及Block temperature, Tb 為190K。 　　在同步輻射05B2顯像式光電子顯微實驗站 (Photoemission electron microscopy, PEEM)拍攝氧化鎳/鈷鎳/銅(001) 之表面磁區 (magnetic domain)，使用Image J 對反鐵磁性與鐵磁性磁區統計灰階與磁性方向之關係，從此方法我們可以了解到氧化鎳這種破碎之反鐵磁區，在數量上也是平行於表面的，所以在氧化鎳/鎳在低溫所表現出的磁性現象不同於氧化鎳/鈷。

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爆炸性機制對帕茲模型相變階數的影響

一般來說磁系統的相變階數可利用磁滯現象來判斷，如果磁滯曲線是分離的，該系統是一階相變；如果磁滯曲線是重疊的，為二階相變。本論文探討晶格磁系統，我們利用晶格模型系統在臨界點附近會有一個群集大小的差值，用這個差值隨著系統的變化，來判斷其系統的相變階數。如果這個差值隨著系統變大而趨近於1，表示該系統為一階相變；如果這個差值隨著系統變大而趨近於0，表示該系統為二階相變。最後我們討論磁滯與群集大小差值兩種方法的優劣，我們發現群集大小差值法其缺點是需要大量的樣本數，也需要統計各種大小的系統，才有辦法算出合理的結果，而磁滯法的缺點為判斷指標不明確。

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相位移干涉術於銣原子飽和吸收光譜測量

本論文主要是利用雷射光同調性的特性來做相位上的干涉與量測，其目的乃為探討雷射光在互相干涉的情況下如何以參考光增強整體干涉訊號，藉以還原探測光經由原子團所造成的額外光學相位變化。 在實驗上,我們使用Mach-Zehnder式干涉儀，將探測光經過銣原子與另外一道沒經過銣原子的參考光作干涉，由此測得銣原子所造成的干涉訊號。由於實驗上必須使用到非常弱的探測光，以避免影響到原子團能階上的分佈，而在很弱的探測光下勢必對訊號上的處理造成問題，甚至無法直接使用photo diode來做原子團相位上的量測。因此參考光在此就扮演了非常重要的角色。藉由增強參考光的強度，亦將達成干涉訊號放大的效果，因而能有效重建原子的訊息。 此外，我們使用兩種不同的實驗量測方式來重建原子團所造成的相位移。其一是使用相位儀干涉術(phase shifting interferometry, 簡稱PSI)，乃利用電子電路元件回饋至壓電轉換器以控制兩條手臂上的光程差，使得干涉訊號分別被調置於0、90、180、270度，並藉以還原銣原子所夾帶的相位改變。而另外一種方式乃直接藉由鎖相控制在90度的位置，以干涉訊號、參考光、吸收訊號直接作相位上的回解，此兩種方式都將於本論文中作詳細介紹。 利用雷射光內部腔長之控制，使得我們可以調變雷射頻率，以測得銣原子在不同頻率範圍下所造成的相位變化。對於該與頻率相依的相位訊號之分析與處理，正是本論文主所要探討的。在未來，我們可以將該量測方式推廣，並進而觀測干涉影像，以直接解析原子團空間上的相位分佈。