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鑭鍶錳氧化物薄膜之光譜研究

鑭鍶錳氧化物(La0.7Sr0.3MnO3)薄膜受到與基板間晶格不匹配的影響，其結構、磁性及光譜響應呈現與塊材大相逕庭的行為。 首先，我們發現薄膜厚度愈薄，其c軸晶格常數愈長，這是歸因於薄膜的ab平面受到基板壓縮應變作用。其次，我們觀察到薄膜的居禮溫度隨著厚度減小而降低。 從光譜實驗數據分析而言，我們發現La0.7Sr0.3MnO3薄膜之Mn-O-Mn鍵角彎曲振動頻率為一定值，但是Mn-O鍵長伸縮振動頻率在厚度愈薄的樣品中會有紅位移現象，此結果與X-ray繞射數據分析(c軸晶格常數變長)相符。有趣地是，我們觀察到La0.7Sr0.3MnO3薄膜在中紅外光區的吸收峰之機制與小極化子的光譜響應有關，隨著薄膜厚度的減少，小極化子的束縛能量有增強的趨勢。最後，在紫外光區的Mn 3d及O 2p軌域上電荷躍遷吸收峰值也隨著薄膜厚度增加而有紅位移現象。

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鎳/鈷/鉑(111)超薄膜的表面結構及合金形成探討

我們利用歐傑電子能譜(Auger Electron Spectroscopy， AES)、低能電子繞射（Low Energy Electron Diffraction， LEED）、以及紫外光電子能譜術(Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy， UPS)來深入探討鎳超薄膜鍍於 1ML Co / Pt(111) 的成長模式以及在高溫形成合金時的成份、結構變化。 室溫下，鎳薄膜鍍於1ML Co / Pt(111)的成長模式為兩層平整成長之後再以三維島狀的S. K mode。由AES、LEED均能得到相同的結論。 x ML Ni / 1 ML Co / Pt(111) 系統 (x=0.5、1、2、3)在升溫的過程中，鈷、鎳原子會在440K先形成混合態，隨著溫度的升高鈷、鎳原子均會往白金擴散，隨著鎳厚度的增加，鈷、鎳混合層往白金擴散的溫度也隨之增加。當鎳層數為0.5ML、1ML、2ML、3ML時，開始擴散的溫度分別為550K、580K、600K、620K。 在1ML Ni / 1ML Co / Pt(111)系統在經過退火效應後，LEED繞射圖形在580Ｋ前為（1×1）周圍有六角衛星點，超過580K時六角衛星點便會消失，而在650Ｋ時(1×1)周圍又出現了更小的三對稱的六角衛星點，700K時在每個(1×1)主繞射點周圍繞射點只能看到其中三個小衛星點，800K時衛星點又再次消失，為(1×1)的繞射亮點。 從離子濺射的深度分析中，我們發現1ML Ni / 1ML Co / Pt(111)經過750K的退火效應後，鎳原子擴散比鈷原子還要深，而表面則以Co、Pt兩種原子為主。 UPS以及I-V LEED分析中，系統在升溫至580K以上，皆出現明顯的變化，此與AES中鈷、鎳往白金擴散的溫度相呼應。

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掃描穿隧顯微儀電壓脈衝誘發CO解離研究

本文主要是利用掃描穿隧顯微儀電壓脈衝誘發CO產生解離的研究。文中首先統計出CO低溫少量吸附在矽（111）－7×7樣品表面上時，較易吸附在『faulted half unit cell』的『corner』位置上。而且，當改變樣品偏壓時，CO的影像均為亮點。 接著在吸附的CO上施以電壓脈衝，藉此探討電壓脈衝是否可能誘發CO產生解離現象，並歸納其條件，此亦為本文重點。 最後，實驗所得，當（樣品偏壓，電壓脈衝）（sample bias，biasd voltage）的值為：（-1.8V，-2.2V）、（-1.2V，-3.0V）、（-1.0V，-2.4V）、（-1.0V，-2.0V）、（-1.0V，-1.2V）、（-1.0V，-1.0V）時，我們較易觀測到一氧化碳分子因為此電壓脈衝而發生幾何結構上的變化；然後，我們繼續施加電壓脈衝，當此電壓脈衝恰巧打中碳原子與氧原子之間的鍵結時，才有可能切斷其間之鍵結，進而誘發『解離』現象發生。在誘發解離成功的影像中，我們觀察到在原來一氧化碳的吸附位置上，會出現一個黑點，而在旁邊的原子上則有一個亮點產生。

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鍶釕氧超導體的庫柏電子對對稱性及傳輸性質

超導能隙結構，特別是能隙結點的方向，是了解非傳統超導體的庫柏電子對機制的重要課題。在本論文中，我們以傳輸性質的觀點（熱傳導及超聲波衰減）檢驗了鍶釕氧超導體的有序參數對稱性。我們考慮了鍶釕氧的三個能帶，來分析目前的重要模型。為了研究電子-聲子交互作用的各向異性如何影響超聲波衰減，我們也推導了適當的算式。相關的計算還在進行中，將會在爾後提出。

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次單層鈷在鍺(111)表面上隨溫度變化之研究

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寬能帶氧化鋅、氮化鎵奈米晶體之高壓拉曼光譜研究

本論文內容共可分為兩大部分：第一部份主要研究各種形狀及大小的奈米氧化鋅樣品，在高壓作用下的聲子特性以及其結構相變發生之壓力，第二部分則是研究不同載子濃度的氮化鎵奈米線，在壓力作用下電性發生變化的現象，以應證其A1(LO)聲子不對稱的原因。 由常溫常壓下氧化鋅各樣品的拉曼光譜圖，發現量子點樣品在1050cm-1處看到一個可能是由於表面效應而產生的聲子。在ZnO升壓的過程中，聲子頻率與壓力呈線性的關係，並發現奈米氧化鋅材料的結構相變壓力較塊材高，當粒徑愈小相變壓力愈高，且其高壓相也愈不穩定。本論文所使用之ZnO樣品發生結構相變的壓力範圍分述如下：27nm dots：在8.7∼11.6GPa之間，54nm dots：是在9.2∼11.2GPa之間，而205nm rods：是在9.7∼10.9GPa之間。所有的樣品於壓力降到約1.5∼2.1GPa時，氯化鈉結構的拉曼聲子會完全消失而回復烏采結構，也就是說氧化鋅奈米結構的結構高壓相變過程是可逆的，但在烏采結構恢復前，會先相變至一個與烏采結構相近的中間暫穩態相，此中間態相與原子沿C軸方向的排列有密切的關係。 由常溫常壓下氮化鎵各樣品的拉曼光譜圖中，發現隨著420cm-1附近的布里淵區邊界聲子強度的增強，A1(LO)聲子強度漸強且變得不對稱，此現象與載子濃度有很大的關係，因為較高的雜質濃度會增加聲子間發生交互作用（多階拉曼散射發生）的機率，由上述可判斷本實驗之氮化鎵奈米線樣品的載子濃度為：A6＜S2＜S1。而在隨壓力變化的拉曼光譜圖中，當壓力到達某值時，A1(TO)聲子與壓力之線性關係斜率會突然發生改變，此時氮化鎵之電性由半導體轉變導體，本實驗中樣品的相變壓力分別為S1：12.5GPa，S2：23.2GPa，A6：24.2GPa，由此推斷樣品的載子濃度應為：A6＜S2＜S1，由上述實驗結果可知，LO聲子的形狀和強度確實是載子濃度的效應，而非表面聲子。

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高中學生光學迷思概念之研究

學習就是一連串概念改變的過程，但是，學生的原有概念，並不一定與科學的概念相符合，而這些迷思概念往往很難加以改變，常常造成學習的困難，因此瞭解學生原有的概念結構，對教學是很重要的。又由於「光」的現象在生活中是一直存在，但卻難以解釋的，所以學生必定在學習之前，就會對「光」的現象有許多想法。所以本研究選擇以光學的迷思概念作為研究主題，藉以瞭解現今高中學生在光學概念上的學習問題。由此，本研究的目的為探討高中學生在光學部分會產生哪些迷思概念，以及迷思概念的模式為何。 本研究採取量、質並重的研究方式來探討高中學生有關光學的迷思概念，並以自編之光學概念診斷測驗卷，以及由光學概念診斷測驗卷所挑選出之樣本學生進行訪談兩個方面來蒐集資料。研究過程首先發展光學概念測驗卷，然後以方便取樣的方式選取台北地區三所高級中學之學生進行施測（共361位），施測後針對測驗卷進行分析，並由施測結果選取10位樣本學生進行訪談及概念分析，以瞭解學生有關的光學迷思概念、及其類型分佈，並探討其概念模式。資料分析的方式採取三角檢驗法進行，由研究者、研究小組以及專家三方面檢視資料，並將資料內容進行轉錄及分析。 本研究的結果，先彙整出學生在光與顏色、視覺概念以及成像概念上的迷思概念之類型，再由這些類型可以歸納出五種學生在光學迷思概念上的模式，分別是：1.把日常生活經驗與類似科學概念混淆。2.缺乏邏輯性思考。3.倒果為因。4.以直覺的觀點。5.對於物理定義的認識不清。由於這些迷思概念之模式，其背後成因都不盡相同，所以教師在教學的策略上可有不同。

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砷化氮鎵/砷化鎵 三井量子結構的光譜研究

我們利用光調制反射光譜(PR)及螢光光譜(PL)來研究由MOCVD長成的GaAs/GaNxAs1-x 三量子井結構樣品。藉由光調制反射光譜的溫度變化，實驗結果發現砷化鎵能隙與量子井能階躍遷訊號都是隨著溫度的升高，單純地往低能量偏移的現象。 由螢光光譜的實驗結果，我們觀察到砷化鎵能隙與量子井的相關訊號。藉由螢光光譜的溫度變化，發現砷化氮鎵量子井相關訊號存在著一個不尋常的發光現象，隨著溫度的升高，其峰值能量的改變呈現先藍移再紅移的能量變化。 在GaNxAs1-x/GaAs三量子井結構的PR實驗結果中，藉由量子井躍遷的訊號，我們以type Ⅰ的能帶結構來計算GaNxAs1-x電子的有效質量，得到GaNxAs1-x電子的有效質量分別為0.19m0 及0.10m0。本論文並探討經過快速熱退火處理(RTA)的樣品，其量子井躍遷訊號能量及強度有何變化。

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濺鍍MgB2薄膜的X光吸收光譜

摘要 MgB2是2001年由日本J. Akimitsu教授實驗室首先發現的新超導材料。由於其具有比一般傳統金屬性超導幾乎2倍的超導臨界溫度、高度的實際應用性，加上此材料的晶格結構及電子結構特殊，其超導性質無法完全以BCS理論解釋，而引起各界的高度關注。 我們嘗試以兩階段方式成長MgB2膜於R-plane Al2O3上。首先以熱蒸鍍( Thermal Evaporator Deposition)和射頻磁控濺鍍(Radio Frequency Magnetron Sputtering Deposition)兩種鍍膜方式鍍出各種初級膜，再將初級膜置於高溫爐退火(annealing)處理。 接著，我們將這些成長於R-plane Al2O3的薄膜拿至同步輻射中心做X光吸收譜的實驗，得知由熱蒸鍍所得的硼膜品質相當的好，無氧化情形，但在退火處理後，卻未發現硼膜有所變化。而濺鍍靶材Mg -rich MgB2所得的初級膜含有少量的B2O3，經退火處理後，發現B2O3消失，反而出現MgO的訊號。 不過此樣品的B-edge吸收譜已接近MgB2 powder的吸收譜，故我們再嘗試不同的退火條件終於成功的製作出臨界溫度約30K的多晶(polycrystalline)MgB2膜。

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鎳超薄膜在鉑(111)基板上之表面結構及表面磁光性質研究

本實驗是利用歐傑電子能譜術、低能量電子繞射儀、紫外光電子能譜術以及利用表面磁光科爾效應來研究鎳金屬超薄膜在鉑金屬(111)表面上的結構及磁光性質。討論的範圍首先著重在鎳超薄膜在鉑(111)表面上的磊晶成長模式、結構相圖和合金形成。我們經由歐傑電子能譜、低能量電子繞射及紫外光電子能譜的測量中發現鎳超薄膜在鉑單晶上是以2個原子層的層狀模式成長，且在磊晶的過程中我們更利用低能量電子繞射發現鎳超薄膜在鉑(111)表面上有一些有趣且特殊的結構：偽(1×1)超結構、(√3×√3)R30º、Ni(1.1×1.1)非同調性磊晶、衛星點結構以及(2×2)超結構。鎳原子發現在高溫時會擴散與鉑形成合金，當我們在進行0.8到3.0個鎳原子層熱處理時，結果發現當鎳的厚度愈高，鎳與鉑開始形成合金的溫度也就愈高。為了提高系統鎳超薄膜的膜厚準確度，我們利用兩種理論模型來計算並決定鎳超薄膜膜厚。此外，當經過高溫回火的鎳/鉑(111)表面經由離子濺射技術後亦發現表面組成大多為鉑原子所佔據，此部分確立了鎳原子與鉑原子形成合金的事實。 第二部分我們在鎳/鉑(111)表面上覆蓋銀原子層來研究鎳鉑合金形成因其所受到之影響並與未加銀原子層來做比較。結果發現，覆蓋銀原子層的鎳薄膜層必須上升到更高溫時才與鉑原子形成合金，而且銀原子層在熱處理的過程中並不擴散進入基底且都位於表面的最上層，更有趣的是我們發現在1 ML Ag/1 ML Ni/Pt(111) (ML:原子層)的樣品中經由高溫處理後形成有趣的(2×2)表面超結構，經由晶格常數計算、以及離子濺射實驗後，我們初步推斷最上層的銀原子以1/4的覆蓋率形成(2×2)超結構之後剩餘的3/4銀原子與最上層的1/4殘餘鎳原子形成Ag(75%)Ni(25%)的合金原子層，剩餘的則為鎳鉑合金層。 第三部分我們利用表面磁光科爾效應來探測鎳超薄膜在鉑(111)表面上的磁光性質。鎳超薄膜在諸多系統中都發現具有dead layer的磁性質，故當我們在磊晶過程中探測鎳薄膜的磁光訊號中發現，將近有7層覆蓋率的鎳原子在室溫裡是沒有磁性的，累積到將近24層的鎳原子測得之最大科爾旋轉角也只有0.02º，並且在熱處理的實驗當中，我們發現膜厚與系統的居禮溫度有很大的關連性，甚至極有可能低於室溫。 此外，當磁性超薄膜鎳/鉑(111)表面間加進鈷原子層後，初步發現鎳原子會有初期升溫的過程中先與鈷原子在鉑表面上混合，高溫時再擴散進入鉑基底的特性。經由深度分析的實驗，雖然證明了鎳鈷原子都會與鉑形成合金，但是我們發現鎳原子卻擴散的比鈷原子更為深層。1 ML Ni/1 ML Co/Pt(111)樣品在垂直磁光效應的測量中，也同樣發現在鎳鈷原子混合時磁光訊號有微量的增加，然而之後主要的磁光訊號大增主因來自於鈷鉑形成合金所致，科爾旋轉角在高溫回火後增加為原先的兩倍之多，當我們對於1 ML Ni/1 ML Co-Pt 合金表面進一步的研究中發現，系統的居禮溫度隨著鎳鉑原子在表面的相對組成而有強烈的變化，而且接近甚至低於室溫，在表面化學組成計算後可以初步推論，若鉑原子含量在表面層愈多、鎳原子愈少的狀況下，系統的居禮溫度就愈低。結果發現，1 ML Ni/1 ML Co-Pt 合金表面樣品在經由830 K高溫回火後所測得之系統居禮溫度為275 K，此時所對應的表面化學組成為Pt(69%)Co(29%)Ni(2%)合金層。 最後，鏡射系統1 ML Co/1 ML Ni/Pt(111)的磁光訊號測量也發現許多有趣且不同於1 ML Ni/1 ML Co/Pt(111)系統的物理現象，在升溫的過程當中發現，特定的溫度範圍對於兩種系統有著截然不同的行為，我們發現在600 K到725 K的磁光訊號變化中對於Ni/Co/Pt薄膜有一極大值，然而對於Co/Ni/Pt薄膜卻發現有一極小值。此外，Co/Ni/Pt薄膜發現具有比Ni/Co/Pt薄膜更大的的矯頑磁場，我們初步認為這些有趣的物理現象來自於表面鎳鈷鉑原子的相對組成，以及許多特定穩定合金結構的形成，所以當我們又利用紫外光電子能譜來觀看這兩種磁性超薄膜系統經過高溫熱處理後時，我們可以確定表面原子態大多來自於鉑原子，換句話說，高含量的表面鉑原子是促成系統具有相當低的居禮溫度的主因。