多光複繞射下之異常繞射精細結構DAFS與電子密度波之相位研究

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研究生：	李彥儒 Yen-Ru Lee
論文名稱：	多光複繞射下之異常繞射精細結構DAFS與電子密度波之相位研究 The Diffraction Anomalous Fine Structure in X-ray Multiple Diffraction and the Phase Determination of Charge Density Wave with an Applied Electric Field
指導教授：	張石麟 Shih-Lin Chnag
口試委員:
學位類別：	博士 Doctor
系所名稱：	理學院 - 物理學系 Department of Physics
論文出版年：	2003
畢業學年度：	91
語文別：	中文
論文頁數：	130
中文關鍵詞：	電子密度波、異常繞射精細結構、複繞射、X光繞射、藍銅礦、GaAs 、調變結構
外文關鍵詞：	charge dnesity wave, DAFS, multiple diffraction, x-ray diffraction, blue bronze, 砷化鎵, modulation
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自1992年，利用DAFS(Diffraction Anomalous Fine Structure)技術研究晶體結構被發明以來，
許多晶體的微結構得以利用DAFS來窺探。

在一般的繞射幾何條件下，除了倒晶格原點外，另一倒晶格點G滿足布拉格繞射條件(Bragg condition)，

即所謂二光(O,G)繞射。類似X光吸收光譜，DAFS也需要一大範圍的能譜，且對於某個特定原子面，

每個光子能量都必須滿足布拉格繞射條件。

除了傳統的二光繞射DAFS，論文的第一部分中，利用三光繞射對結構相位的靈敏特性，

我們也嘗試利用三光繞射的DAFS獲得更靈敏更精確的DAFS精細結構。

在發展多光繞射的DAFS技術中(Multi-Diffraction Anomalous Fine Structure, MDAFS)，

我們首先以標準單晶GaAs為樣品。在分析的過程中，

我們可以不需透過KKR(Kramer-Kronigs relation)的方式求得更精確的色散修正實部，

根據最後所得到的 $\chi(R)$ 結果和二光DAFS結果定性上也相當類似。

MDAFS的技術可以獲得較為準確的色散修正實部和 $\chi(k)$ ，藉此分析出較為不易觀察的微結構。

論文的第二個部分是關於電子密度波的相位研究，電子密度波的產生原因和晶體中的電子-聲子交互作用有關，

此一關連系統使得晶體產生一調變結構(modulation)，此一調變結構可以用一正弦sin函數來描述，

於是我們可以將此調變結構的現象稱為電子密度波(charge dnesity wave)。

既然能用一三角函數來描述的物理現象，通常便存在著相位的問題，

CDW的相位問題隱含了CDW的結構訊息，本實驗利用外加DC電場的影響下，

觀察並量測特定CDW分數反射峰的三光繞射相位，並以此決定CDW的相位。

從實驗中我們發現此一分數峰繞射(13 0.75 -6.5)受到電場影響呈現出連續性的繞射強度衰減，

根據計算分析其三光相位的變化最高有45度的變化。

為了解釋實驗所觀察到的現象，我們提出了一個外加電場下CDW調變結構變化的模型假設，

此一模型可以將三光相位的變化反映出CDW的相位變化，

並且也可以合理解釋我們所觀察到的分數峰繞射(13 0.75 -6.5)受到電場影響呈現出的繞射強度變化現象。

緒論
1 前言

2 同步輻射光源簡介

3 插件磁鐵

3.1 增頻磁鐵

3.2 聚頻磁鐵

4 物質與光子的交互作用

5 結構因子

動力繞射理論

1 簡介

2 電極化率

2.1 布拉赫理論

2.2 古典同調彈性散社

2.3 共振散射

3 X光多光動力繞射方程式

3.1 基本波場方程式

3.2 三光繞射的邊界條件

4 近似法

4.1 三光繞射Bethe近似法

4.2 二階Born近似法

多光繞射之DAFS研究與分析

1 DAFS簡介

2 DAFS理論

2.1 古典共振散射

2.2 DAFS下的結構因子修正

2.3 EDAFS的一階近似展開

2.4 吸收修正

3 GaAs的DAFS實驗

3.1 實驗裝置

3.2 樣品GaAs介紹

3.3 實驗方法

4 GaAs的實驗數據分析與理論計算

4.1 延伸吸收光譜精細結構分析

4.2 二光DAFS計算

4.3 三光複繞射強度分析

5 CdTe/InSb的共振繞射實驗

5.1 實驗配置

5.2 樣品CdTe/InSb介紹

5.3 實驗方法

5.4 數據分析與理論計算

6 結論與討論

Charege Density Wave 的複繞射研究及相位決定

1 電子密度波(charge density wave)簡介

2 一維電子氣體

2.1 介電方程式

2.2 准一維電子氣

2.3 派耳相變

3 樣品的結構與特性

3.1 藍銅礦K0.3MoO3的基本性質

3.2 藍銅礦K0.3MoO3的結構

3.3 2H-NbSe2的結構

4 複繞射實驗

4.1 Renninger Method

4.2 實驗方法與步驟

5 實驗結果與分析

5.1 K0.3MoO3的實驗結果與分析

5.2 2H-NbSe2的實驗結果與分析

6 理論模型計算

6.1 CDW結構因子

6.2 外加電場的CDW結構因子修正

7 相位與振幅調變CDW

8 結論

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