三氧化二鉺與三氧化二鐿高壓結構特性研究｜國立清華大學博碩士論文庫

簡易檢索 / 詳目顯示

回結果列表

研究生：	歐志酊 Ou Chih Ting
論文名稱：	三氧化二鉺與三氧化二鐿高壓結構特性研究 The Structural Properties of Er2O3 and Yb2O3 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：	81
中文關鍵詞：	稀土金屬、鑭系元素、高壓相變
外文關鍵詞：	rare oxide, high pressure, phase transition
相關次數：	點閱：80 下載：0
分享至:	分享至facebook 分享至twitter

查詢本校圖書館目錄查詢臺灣博碩士論文知識加值系統勘誤回報

稀土金屬氧化物是近年來在半導體工業上製作金氧半場效電晶體閘極的重要原料。本實驗在國家同步輻射研究中心的BL01C2實驗站進行，利用X光繞射角度擴散分析，針對三氧化二鉺與三氧化二鐿粉末進行高壓實驗，研究其高壓下的結構特性。
在實驗中，我們將三氧化二鉺與三氧化二鐿由常壓分別加壓至51.14 GPa及35.39 GPa，利用廣泛結構分析系統(general structure analysis system, GSAS)分析後，發現三氧化二鉺於6.69 GPa發生相變，並於19.21 GPa完成，發生相變時，由立方晶體(cubic)結構轉變為單斜晶體(monoclinic)結構，體積約減少6.5 %。而三氧化二鐿於10.02GPa發生相變，並於19.71 GPa完成，當立方晶體相變為單斜晶體結構時，體積約減少5.5 %。
由本實驗結果與前人的研究結果相比，發現陽離子半徑愈小，發生相變需要施加較大的壓力，可能是與陰陽離子半徑比與配位數有關。

Recently, the rare-earth oxides are important raw materials for production of the MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor) gate on the semiconductor industry. At the NSRRC (National Synchrotron Radiation Research Center) BL01C2 experiment station, we using angular-dispersive X-ray diffraction (ADXRD) and high-pressure experiments for erbium oxide (Er2O3) and ytterbium oxide (Yb2O3) powder to study the structural properties under high pressure. The unit cell parameters of the sample were accomplished by the program package GSAS (General Structure Analysis System).
Er2O3 and Yb2O3 were compressed up to 51.14 and 35.39 GPa, respectively. The phase transition of Er2O3 from cubic (C-type) to monoclinic (B-type) began at 6.69 GPa and completed at 19.21 GPa by a ~6.5% volume decrease. The Yb2O3 phase transition from C to B began at10.02GPa and completed at 19.71 GPa by a ~5.5% volume decrease.
Compare the experimental results with previous studies, the smaller the cation radius, the occurrence of phase transitions need to exert greater pressure, possibly with the cation-anion radius ratio and coordination number.

謝誌 ...................................................I
中文摘要................................................II
Abstract..............................................III
目錄...................................................IV
圖目錄..................................................VI
表目錄................................................VIII
第一章  緒論.............................................1
1  三氧化二鉺與三氧化二鐿的性質與應用.....................1
2  文獻回顧............................................3
2.1  離子半徑與高壓相變.................................3
2.1.1  離子半徑......................................3
2.1.2  離子半徑與相變的關聯...........................4
2.2  稀土氧化物的結構與相變類型..........................5
2.3  常溫下氧化鉺與氧化鐿的相變起始壓力...................8
3  研究動機...........................................11
第二章  實驗方法.........................................12
1  實驗樣品之取得......................................12
2  實驗設備...........................................12
2.1  鑽石高壓砧（Diamond Anvil Cell，DAC）技術........12
2.1.1  鑽石高壓砧構造與原理.........................12
2.1.2  壓力的量測--金粉壓力計.......................14
2.1.3  傳壓介質...................................14
2.2  X光繞射(X-ray Diffraction, XRD)設備及原理.......14
2.2.1  同步輻射 X-ray 光譜.........................14
2.2.2  角度擴散分析(Angular-dispersive analysis)...17
3  高壓實驗流程........................................18
4  實驗分析軟體........................................20
4.1  分析軟體-Fit2D.................................20
4.2  分析軟體-Peak fit..............................23
4.3  分析軟體-Origin................................25
4.4  分析軟體-GSAS..................................26
第三章  結果與討論.......................................34
1  三氧化二鉺之高壓物理特性分析.......................34
1.1  三氧化二鉺晶體在常壓下的結構分析................34
1.2  加壓後三氧化二鉺粉末之繞射圖譜..................37
1.3  加壓後三氧化二鉺晶格參數及體積變化情形...........44
2  三氧化二鐿之高壓物理特性分析........................54
2.1  三氧化二鐿晶體在常壓下的結構分析................54
2.2  加壓後三氧化二鐿粉末之繞射圖譜..................57
2.3  加壓後三氧化二鐿晶格參數及體積變化情形...........64
3  相變壓力與前人研究結果比較..........................74
3.1  與前人同一樣品之相變壓力比較....................74
3.2  與不同稀土氧化物(Lu2O3)相變壓力比較.............75
第四章  結論.............................................76
第五章  未來工作..........................................77
參考資料.................................................78


                                

[1]http://www.tootoo.com/show/pro_photo.php?pid=3015994.jpg
[2]陳登銘(民100)。工業的維他命-稀土金屬。科學月刊，42，2-7。
[3]張其土、付振曉等。鉺硼硅酸鹽玻璃形成性能的研究。中國稀土學報，21期，147-150，2003年4月。
[4]C. KocYb, S. Ogata, N. Hirosaki, J. Alloys Compd. 351, (2003), 31.
[5]陳文照等譯，材料科學與工程導論，高立圖書有限公司，中華民國98年7月。
[6]余樹楨，晶體之結構與性質，渤海堂文化事業有限公司，中華民國89 年5 月
[7]http://www.tootoo.com/show/pro_photo.php?pid=3016000.jpg
[8]M. Mitric, B. Antic, M. Balanda, D. Rodic, M. L. Napijalo, J. Phys. 9, (1977), 4103.
[9]http://dmohankumar.files.wordpress.com201108mosfet-2.jpg
[10]P. Darmawan, C.L. Yuan, P.S. Lee, Solid State Commun. 138 (2006) 571.
[11]陳建豪 (民91)。超薄氮化閘極介電層應用於深次微米互補式金氧半電晶體製程的研究。國立成功大學電機工程學系博士論文，未出版，台南市。
[12]R.D. Shannon, J. Appl. Phys. 73, (1993), 348.
[13]潘同明 (民95)。植入氟離子在矽基材與氮氣來退火處理來成長高介電常數閘極介電層的三氧化二釓和三氧化二鉺在超大型積體電路上的應用。行政院國家科學委員會專題研究成果報告（報告編號：NSC 94-2215-E-182-009）。
[14]李玲霞、吳霞宛等。摻雜稀土元素對細晶BaTiO3系統耐壓及介電性能的影響。中國稀土學報，21期，209-213，2003年4月。
[15]H. Nohira, T. Shiraishi, T. Nakamura, K. Takahashi, M. Takeda, S. Ohmi, H. Iwai, T. Hattori, Appl. Surf. Sci. 216, (2003), 234.
[16]陳俊霖 (民95)。利用不同金屬閘極在三氧化二鑭與三氧化二鉺閘介電層上之電性及物性研究。長庚大學電子工程研究所碩士論文，未出版，桃園縣。
[17]A.V. Prokofiev, A.I. Shelykh, B.T. Melekh, J. Alloys Compd. 242, (1996), 41.
[18]Chih-Ming Lin, Kung-Te Wu, Tsu-Lien Hung, Hwo-Shuenn Sheu, Min-Hsiung Tsai, Jyh-Fu Lee, Jey-Jau Lee. Solid State Commun. 150, (2010), 1564.
[19]H.R. Hoekstra, Inorg. Chem. 5, (1966), 754.
[20]D. H. Templeton and C. H. Dauben, J . Am. Chem. Soc. 16, (1954), 5237.
[21]I. Warshaw, R. Roy, J. Phys. Chem. 65,(1961), 2048.
[22]Jason Patrick McClure(2009). High pressure phase transitions in the lanthanide sesquioxides. Unpublished doctoral dissYbtation, UnivYbsity of Nevada, Las Vegas.
[23]M. Zinkevich, Prog. MatYb. Sci. 52, (2007), 597.
[24]林志明，超高壓技術簡介—應用於半導體相變研究。物理雙月刊， 20 卷5 期，中華民國87 年10月。
[25]陳世衛 (民94)。氧化鋅高壓相變之研究。國立新竹師範學院自然科學教育學系碩士論文，未出版，新竹縣。
[26]G. Chen, J. R. PetYbson, K. E. BristYb, J. Solid State Chem. 111, (1994), 437.
[27]Q. Guo, Y. Zhao, C. Jiang, W.L. Mao, Z. Wang, J. Zhang, Y. Wang, Inorg. Chem. 46, (2007), 6164.
[28]M. Tang, P. Lu, J. A. Valdez, K. E. Sickafus, J. Appl. Phys. 99,( 2006), 63514.
[29]C. MeyYb, J.P. Sanchez, J. Thomasson, J.P. Itié, Phys. Rev. B. 51, (1995), 12187.
[30]O.L. AndYbson, D.G. Isaak, S. Yamamoto, J. Appl. Phys. 65, (1989), 1534.
[31]http://safetytraining.nsrrc.org.tw/course/view.php?course_id=8#centYb
[32]Yen-Fang Song, Chien-Hung Chang, Chin-Yen Liu, Shih-Hung Chang, U-SYbJeng, Ying-Huang Lai, Din-Goa Liu, Shih-Chun Chung, King-Long Tsang, Gung-Chian Yin, Jyh-Fu Lee, Hwo-Shuenn Sheu, Mau-Tsu Tang, Yeu-Kuang Hwu,Keng S. Liang, J. Synchrotron Radiat. 14, (2007), 320.
[33]W. Paszkowicz, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. 198, (2002), 142.
[34]M.E. Straumanis, J. MatYb. Sci. 23, (1988), 757.
[35]A. C. Larson, and R. B. Von Dreele, GenYbal Structure Analysis System (GSAS), Los Alamos National Laboratory Report LAUR, 86-748 (2004).

全文公開日期本全文未授權公開 (校內網路)
全文公開日期本全文未授權公開 (校外網路)

簡易檢索 / 詳目顯示

相關論文