氧化程度對銅與氧化亞銅奈米顆粒自發磁性的影響

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研究生：	許帛倉 Po-tsang Hsu
論文名稱：	氧化程度對銅與氧化亞銅奈米顆粒自發磁性的影響
指導教授：	李文献 Wen-Hsien Li
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	理學院 - 物理學系 Department of Physics
論文出版年：	2014
畢業學年度：	102
語文別：	中文
論文頁數：	60
中文關鍵詞：	奈米顆粒、銅、氧化亞銅、自旋極化、飽和磁化強度
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本實驗是用低真空熱蒸鍍法製成銅奈米微粒，在一般環境下加熱氧化成氧化亞銅。樣品根據氧化程度命名為Cu20130316 O0 ~ O4。經由 X 光繞射實驗與結構精算軟體得知樣品詳細成分和晶體結構，判斷樣品Cu20130316 O0為純銅。利用共同體積函數、積分寬法、AFM等方法得到銅與氧化亞銅的粒徑大小，並推測樣品為剝落模型。
使用物理特性量測系統測量樣品Cu20130316 O0 ~ O4在不同溫度下的磁化曲線，並利用朗之萬函數、布里淵函數、反磁項進行擬合。在低溫下出現自旋極化現象，而在高於1kOe後，則是由黎曼效應所主導。
銅及氧化亞銅的自旋極化飽和磁化強度隨著溫度增加，並沒有明顯的改變，表示鐵磁自旋波與自旋極化磁矩並沒有太大的關係。

The Cu nanoparticles were fabricated by thermal evaporation method, and oxidized into Cu2O phase by a heating plate at atmosphere condition. The samples were named Cu20130316 O0 ~O4, according to the oxidation condition of the sample. The crystallographic composition of the sample and the corresponding lattice constants are obtained from X-ray diffraction pattern which is refined by General Structure Analysis System. The mean particle diameters of O0 ~O4 are determined by XRD peak profiles and AFM images.
Magnetization and magnetic ac susceptibility were measured by Physical Property Measurement System. The M-H curves of Cu20130316 O0 ~O4 can be described by a Langevin function, a Brillouin function, and a diamagnetic term. At low applied magnetic field regime the M-H curves of five samples reveal spin polarization effect, whereas Zeeman magnetization becomes predominantly at magnetic field larger than 1 kOe.
The saturation magnetization curves Ms of Cu and Cu2O nanoparticles do not change with temperature, indicating the ferromagnetic spin wave excitation does not come into play with polarized magnetic spins.

摘要……………………………………………………………………………… I
Abstract…………………………………………………………………II
致謝………………………………………………………………………… III
目錄…………………………………………………………………………  IV
圖目錄………………………………………………………………………  VI
表目錄………………………………………………………………………… IX
第一章 簡介………………………………………………………………………………………………………………………………………………………1
        1-1 銅與氧化亞銅的性質……………………………………………………………………………………1
        1-2 奈米微粒的性質……………………………………………………………………………………………3
        1-3 研究動機…………………………………………………………………………………………………………4
第二章 樣品製備與分析……………………………………………………………………………………………………………6
        2-1 銅奈米微粒製成……………………………………………………………………………………………6
        2-2 X光原理與繞射裝置………………………………………………………………………………………8
        2-3 GSAS成分分析……………………………………………………………………………………………10
        2-4 粒徑分析………………………………………………………………………………………………………13
        2-5 奈米銅剝落模型…………………………………………………………………………………………22
        2-6 磁性量測系統………………………………………………………………………………………………23
第三章 銅奈米微粒的………………………………………………………………………………………………………………26
        3-1 奈米微粒的自旋極化現象…………………………………………………………………………26
        3-2 布里淵(Brillouin)函數理論……………………………………………………………28
        3-3 銅奈米微粒與磁性的擬合…………………………………………………………………………30
        3-4 擬合參數隨溫度變化討論…………………………………………………………………………36
第四章 氧化程度與磁性的關係討論……………………………………………………………………………………44
        4-1 氧化程度對磁性的影響……………………………………………………………………………44
        4-2 氧化樣品的磁性隨溫度變化討論……………………………………………………………54
        4-3 粒徑大小之差異與飽和磁化強度之關係………………………………………………57
第五章 結論………………………………………………………………………………………………………………………………60

                                

第一章
[1]丁展揚，氧化亞銅粉末與氮摻雜氧化亞銅薄膜之製備及性質研究，義守
大學碩士論文(2013)
[2]曾凱群，合成不同尺寸鉑奈米粒子以及在催化反應的應用，國立中正大
學碩士論文(2012)
[3] R. Kubo, Journal of the Physical Society of Japan
17,975(1962)
[4] A. Punnoose, H. Magnone, and M. S. Seehra ,
PhysRevB.64.174420(2001)
[5] Chao Liu and Z. John Zhang , Chem. Mater. 2001, 13,
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[6] H. Hori, T. Teranishi, Y. Nakae, Y. Seino, M. Miyake,
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第二章
[1]銅氧核殼奈米顆粒的雙分量自旋極化,李宗儒,國立中央大學碩士論文(2006)
[2] A.C. Larson and R.B. Von Dreele, General Structure
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Report LAUR 86-748(2004)
[3]工業雜誌 181期 91年 1月
[4]Scherrer, Nachr. Ges. Wiss. Gottingen, 1918, 26
September, 98-100.
[5]擬合X光繞射峰形判定奈米微粒粉末的粒徑分布,王進威,國立中央大學碩士論文
(2006)
[6]吳勝允、李文獻物理雙月刊二十八卷五期(2005)
[7]銅奈米微粒隨氧化程度對自旋極化的影響,苟穎書,國立中央大學碩士論文
(2013)
第三章
[1] C. Kittle, Introduction to Solid State Physics, 8 th,
(Wiley,UnitedStates,1976).
[2] C. Kittle, Introduction to Solid State Physics, 8 th,
(Wiley,UnitedStates,1976).
[3]吳勝允、李文獻物理雙月刊二十八卷五期 (2006)
[4] R. Aquino and J. Depeyrot,PRB 72, 184435 (2005)
[5] S.Morup and B.R.Hansen, Physical Review B 72, 024418
(2005)
[6] 吳政道,氧化亞銅奈米顆粒的熱縮現象探討,國立中央大學碩士論文
(2009)
第四章
[1] Matthew Trainer, Ferroelectrics and the Curie–Weiss law,
Eur. J. Phys. 21 (2000)
[2] Xuemin He,Wei Zhong ,Size dependence of the magnetic
properties of Ni nanoparticles prepared by thermal
decomposition method (2013)

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