第三章 結果與討論
3.2 扣除Mn順磁貢獻後硒化鎘量子點磁性的分析與結果
N’為待求的原子數，Landé g factor：g =2，總角動量J =2，玻爾磁子
10 21 其中BJ(x)為Brillouin function：
( ) ( )
由我們先前藉由擬合M-H曲線得到Mn原子數N’，將此值代回(式 1.8)Curie law，因此我們可以從直接由實驗數據Cd1-xMnxSe磁化率扣除Mn原子產生的順磁 性，得到純粹由量子點被Mn原子影響後的磁化率對溫度曲線圖。舉例來說，圖 26 為Cd1-xMnxSe尺寸 8 nm摻雜濃度 1.5 %，分別在 100 Oe, 1000 Oe磁化率對溫度
曲線圖以及Mn擬合居禮順磁曲線，兩數據相減即可得到量子點被Mn原子影響後 的χ -T。
圖25 Cd1-xMnxSe尺寸D = 5 nm摻雜濃度x = 0.375 %，在溫度 2 K下磁化強度對外加磁 場擬合圖形
Mn2+的原子數 D = 5nm D = 8nm
x = 0.375 % N = 2.52*1017 (4.27*1017) N = 2.45*1017
x = 0.75 % N = 5.1*1017
x = 1.5 % N = 4*1017
表5 曲線擬合後樣品的 Mn 原子數
圖26 Cd1-xMnxSe尺寸D = 5 nm摻雜濃度x = 0.375 %，紅色線為Mn擬合順磁曲線，黃、
紫與灰線各為100 Oe、1000 Oe、5 T磁化率對溫度曲線。
3.2.2 尺寸效應
下圖 27 是扣除 Mn 原子順磁效應(0.375 %)後磁化率對溫度作圖結果。在低 溫部分是由量子點電子自旋及軌道磁矩造成的順磁性，其磁化率會隨著溫度升高 而降低。而弱場 100 Oe 下是由軌道順磁磁矩造成的，越小的奈米顆粒造成的順 磁磁矩越強；在強場5 Tesla 時，是由電子軌道運動造成的抗磁性，同樣地，越小 尺寸的量子點造成的軌道抗磁越強。 由此可知，硒化鎘量子點磁性尺寸效應與 先前研究(硒化鉛量子點)吻合，越小尺寸造成軌道順磁及軌道抗磁性越強，尺寸 效應越明顯。
10 70 130 190
-3.00E-008 0.00E+000 3.00E-008 6.00E-008
Fig. 3.8
D = 5 nm, H = 50 kOe D = 8 nm, H = 50 kOe D = 8 nm, H = 100 Oe D = 5 nm, H = 100 Oe
Su sceptibility (em u / O e)
Temperature (K)
圖27 Cd1-xMnxSe尺寸D = 5-，8- nm摻雜濃度x = 0.375 %，分別在不同100 Oe，5 Tesla 下磁化率對溫度作圖
3.2.3 Mn
摻雜效應我們對相同尺寸下不同Mn 濃度影響，磁化率對溫度曲線比較。如圖 28，為 D = 5 nm 量子點對於不同 Mn 摻雜濃度(x = 0.375 %，0.75 %)磁化率對溫度曲線 圖。 在低溫下為電子自旋順磁貢獻，當 Mn 摻雜濃度越多時(0.75 %)，無論外加 場在1 kOe 或 10 kOe 時順磁性皆越強(磁化率對溫度斜率越陡)，表示 Mn 原子 d 軌域電子與量子點 sp 軌域電子交互作用將會增強量子點電子居禮順磁行為。而 在高溫軌道順磁性與抗磁性部分，我們發現摻雜較多Mn 原子的量子點，其正的 磁化率與負的磁化率相對減弱，表示摻雜行為將會破壞來自尺寸效應的軌道磁 性。
同樣地，圖29 為尺寸 8 nm 量子點在不同 Mn 摻雜濃度(x = 0.375 %，0.75 %) 下 磁化率對溫度曲線圖。我們先前已討論到較大尺寸的量子點(8 nm)，尺寸效應 較不明顯，其弱場的軌道順磁及強場下的軌道抗磁相對較弱。然而，摻雜入 Mn 原子後，尺寸效應更不明顯，如圖30，相對摻雜濃度較高(x = 1.5 %)的量子點，
尺寸效應極不明顯，電子軌道磁性行為被Mn 的 d 軌域電子破壞，而低溫電子自 旋順磁行為受到Mn 影響後明顯的增強。其 Mn 摻雜入量子點示意圖如下圖 30。
由此結果可發現，Mn 的摻雜改變量子點磁性的行為，電子順磁磁矩被增強 了，而量子點磁性的尺寸效應影響卻被減弱。
圖28 量子點摻雜 Mn 示意圖
5 70 135 200
Susceptibility (emu / Oe)
Temperature (K)