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研究生: 李寶竹
論文名稱: 三氧化二鈥高壓特性研究
The Properties of Ho2O3 Under High Pressure
指導教授: 林 志 明
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 竹師教育學院 - 數理教育研究所
Graduate Institute of Mathematics and Science Education
論文出版年: 2012
畢業學年度: 101
語文別: 中文
論文頁數: 54
中文關鍵詞: 高壓相變鑭系元素稀土金屬
外文關鍵詞: phase transition, high pressure, rare oxide
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  • 本實驗在國家同步輻射研究中心(National Synchrotron Radiation Research Center:NSRRC)的BL01C2實驗站進行,利用X光繞射角度散佈分析(angle-dispersive x-ray diffraction, ADXRD),針對三氧化二鈥粉末進行高壓實驗,研究其在常溫高壓下的相變的情形。
    在實驗中,將三氧化二鈥由常壓加壓至23.25 GPa,研究結果顯示三氧化二鈥由立方晶系(Cubic) 轉變成單斜晶系(Monoclinic)的相變起始壓力為5.69 GPa,相變完成的壓力為16.77 GPa,發生相變時,體積約減少6.9 %。
    陰陽離子的半徑比和晶體結構有相當密切的關聯,壓力增加(靜水壓),電子雲受擠壓收縮,離子半徑減小,然而陰陽離子膨脹收縮的比率並不相同,當陰陽離子的半徑比值變化程度過大,晶體結構便會產生相變。本研究實驗結果與前人的研究結果比較,發現陽離子半徑愈小,發生相變需要施加較大的壓力,離子半徑愈小(Lu2O3 < Yb2O3 < Er2O3< Ho2O3),相變壓力愈高(Lu2O3 > Yb2O3 > Er2O3> Ho2O3)。


    Experiment at the national synchrotron radiation research center Research Center, (National Synchrotron Radiation: NSRRC) of BL01C2 Experiment Station, X-ray diffraction angle scatter analysis (angle-dispersive x-ray diffraction, ADXRD)for Ho2O3 powderhigh-pressure experiments to study the situation at room temperature under high pressure phase transitions.

    In the experiment, the Ho2O3 oxide from atmospheric pressure to 23.25 GPa, the results show that Ho2O3 by the cubic crystal system (Cubic) phase transition into the monoclinic system (Monoclinic) initial pressure of 5.69 GPa, the phase change of pressure to 16.77 GPa, the phase transition occurs, the volume reduction of approximately 6.9%.

    Cation-anion radius and crystal structure closely related, the increase in pressure (hydrostatic pressure), the electron cloud by squeezing the contraction, the ionic radius decreases, however, the ions expansion and contraction rate is not the same when the radius of the cation-anionthan the degree of change is too large, the crystal structure will give rise to phase transitions. In this study, experimental results and previous studies, found that the smaller the cation radius, the phase transition of the need to exert greater pressure, the higher the ionic radius smaller (Lu2O3 <Yb2O3 <of Er2O3 <Ho2O3), the phase transition pressure (Lu2O3 > Yb2O3> Er2O3> Ho2O3).

    第一章 緒論 1 1.1.1 稀土元素 1 1.1.2 三氧化二鈥的性質與應用 2 1.2 文獻回顧 3 1.2.1 高壓相變與離子半徑 3 1.2.2稀土元素特性 4 1.2.3前人對稀土氧化物的高壓相變之研究 6 1.2.4 鑭系收縮 8 1.3 研究動機 9 第二章 實驗方法 10 2.1 實驗樣品之取得 10 2.2 實驗設備 10 2.2.1 鑽石高壓砧(DIAMOND ANVIL CELL,DAC)技術 10 2.2.1.1 鑽石高壓砧構造與原理 10 2.2.1.2 樣品腔的獲得 11 2.2.1.3 壓力的量測--金粉壓力計 12 2.2.1.4 傳壓介質 12 2.2.2 X光繞射(X-RAY DIFFRACTION, XRD)設備及原理 12 2.2.2.1同步輻射 X-RAY 光譜 13 2.2.2.2 角度擴散分析(ANGULAR-DISPERSIVE ANALYSIS) 15 2.3 高壓實驗流程 16 2.4 實驗分析軟體 18 2.4.1 分析軟體-FIT2D 18 2.4.2 分析軟體-PEAK FIT 20 2.4.3 分析軟體-ORIGIN 22 2.4.4 分析軟體-GSAS 23 第三章 結果與討論 29 3.1 三氧化二鈥之高壓物理特性分析 29 3.1.1 三氧化二鉺晶體在常壓下的結構分析 29 3.1.2 三氧化二鈥粉末加壓後之繞射圖譜 32 3.1.3 加壓後三氧化二鈥晶格參數及體積變化情形 39 3.3.4 與前人研究稀土氧化物相變壓力比較 46 3.3.3 與本團隊研究稀土氧化物相變壓力比較 49 第四章 結論 51 第五章 未來工作 52 參考資料 54

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