第二章 理論基礎
2.2 熱分解法合成條件
文獻中，若在合成時加入適當的介面活性劑，藉由介面活性劑保護的粒子表面，
2.3 奈米粒子的成核和成長機制理論
不論離子、原子、分子結合生成粒子的過程皆包括成核與其成長兩過程。
成核有均勻成核（homogeneous nucleation）與不均勻成核（heterogeneous nucleation）。
由氣相或液相生成粒子時，在該相的所有場所以同一機率生成核時是均勻成核，
在容器壁面或固體異物表面上生成核時是不均勻成核。從能量的觀點，不均勻 成核比均勻成核容易發生，但奈米粒子的生成必需是均勻成核。
2.3.1 奈米粒子之自組裝（self-assembly）
自組裝（self-assembly）為系統之構成元素（components ; 如分子）再 不受人類外力之介入下，自行聚集、組織成規則結構現象，例如分子的結晶即 是一種自組裝現象。自組裝程序的發生通常會將系統從一個無序（disordered）
的狀態轉化成一個有序（ordered）的狀態，其可以發生在不同的尺度，例如分 子首先聚集成奈米尺寸的超分子單元（supermolecular unit ; 如界面活性劑 分子自組裝成微胞），這些超分子單元間的作用力進而促使在空間上做規則的排 列（如微胞排列成體心立方之晶格）而使系統具有一種階級性結構
（hierarchical structure）。例如藉由界面活性劑的加入，來改變奈米粒子的 排列條件，讓奈米粒子呈四方堆積或六方堆積，同時也可改變粒子間距離，理 論上，只要找到適合的排列條件，就能形成大面積範圍的長程有序排列，類似 單晶或磊晶的成長。
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2.4 尖晶石結構
軟磁鐵氧體屬立方晶系的尖晶石結構，此結構的名稱來自天然礦物，尖晶 石(spinel，MgAl2O4) 。在尖晶石結構中，氧離子的離子半徑最大，以立方晶 的面心(FCC) 結構排列，此種排列非常緊密，每一個氧離子都緊靠在一起。其 它半徑較小的離子只能填在氧離子填滿後所剩的間隙裡。氧離子間隙可分成四 面體間隙(tetrahedral site) 和八面體間隙 (octahedral site) 兩種， 分別 以 T 位置及 O 位置表示，其情況如圖 2-1(a) 及 (b) 所示。八面體間隙 (O 位置) 較大，四面體間隙 (T 位置) 較小。尖晶石的化學式 AB2O4 中的 A 離子 通常是指二價離子，B 離子通常是指三價離子，如果 A 離子填在 T 位置，B 離子填在 O 位置稱為正尖晶石結構；如果 A 離子填在 O 位置，兩個 B 離子 分別填在 T 及 O 位置稱為反尖晶石結構。
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圖 2-1 尖晶石結構的各離子的位置示意圖
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尖晶石的結構相當複雜，八個 AB2O4 構成一個單位晶胞 (unit cell
第三章 儀器介紹
3.1
X 光繞射儀 (X-ray Diffraction)
西元 1895 年德國科學家 侖琴(Wilhelm Conrad Rontgen)發現 X 光及西 元 1912 年另一名德國物理學家 勞厄(Max von Laue)示範 X 光對單晶產生繞射現 象(diffraction)，而西元 1909 年英國物理與化學家 布拉格(W. H. Bragg)與其子進 行繞射實驗後，X 光即被廣泛地應用在晶體結構與材料分析上。[25]
一般的 X 光繞射儀之量測為對稱性布拉格繞射法(symmetric Bragg diffraction)，
為解決基板增加背景訊號的部分，可採用低略角繞射法(Grazing Incident Diffraction，簡稱 GID)，此法與對稱性布拉格繞射法之差異為入射角是定值，
3.2 X 光光電子能譜 (X-ray Photoelectron Spectroscope)
3.3 超導量子干涉儀 (Superconducting Quantum Interference Device)
3.4 穿透式電子顯微鏡 TEM (Transmission Electron Microscope)
穿透式電子顯微鏡(transmission electron microscope, TEM)是由諾爾(M.Knoll)和魯斯卡(E. Ruska)於 1932 年發明。1938 年第一部商售電子顯微鏡問 世，其鑑別率約在 10 nm 左右，而最佳分辨率則在 2~3 nm 之間，可以輕易觀 察到原子的世界，其利用極高電壓的電子束穿透被觀察之試片，受到試片原子 影響，而顯示出原子排列的影像。一般在奈米材料的分析上，可藉用銅網以滴 定奈米結構，此為較為簡單的方式來做 TEM 觀察。
電子顯微鏡常因應不同需求而附加分析裝置：如能量散佈光譜儀(energy dispersive spectrometer, EDS)、X 光波長散佈光譜儀(wavelength
dispersive spectrometer, WDS)、電子能量損失能譜儀(electron energy loss spectrometer, EELS)可鑑定微區域的化學組成，而較先進之 EELS 不僅 可做能譜分析，尚可利用能量過濾器(energy filter)作元素分佈分析。
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圖 3-5TEM 結構圖
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第四章 實驗方法與結果
示，以三頸瓶分別加入氯化鐵(FeCl2·4H2O)、氯化亞銅(CuCl)、氯化鉻(CrCl3·6H2O)、元素硒(Se)加入油胺(OLA)並加熱至340 度以上，以具攪拌功能加熱載
取特定比例的 FeCl2·4H2O、CuCl與CrCl3·6H2O 以及5 ml之OLA，放入配有冷凝 管及氬氣通入口的100 ml三口瓶當中，以磁石攪拌器均勻攪拌，並加熱至100
圖4-1 實驗步驟流程圖
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4.2 XRD
4-2 在鐵取代銅不同比例下 FeXCu1-XCr2Se4的 XRD 圖
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利用 XRD 數據計算出晶格常數，奈米尺寸下的 FexCu1-xCr2Se4與 Hang Nam
4.3 TEM
X=0
圖 4-5 當 X=0 時 TEM 圖
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X=0.2
圖 4-6 當 X=0.2 時 TEM 圖
29
X=0.4
圖 4-7 當 X=0.4 時 TEM 圖
30
X=0.5
圖 4-8 當 X=0.5 時 TEM 圖
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X=0.6
圖 4-9 當 X=0.6 時 TEM 圖
32
X=0.7
圖 4-10 當 X=0.7 時 TEM 圖
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X=0.8
圖 4-11 當 X=0.8 時 TEM 圖
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X=0.9
圖 4-12 當 X=0.9 時 TEM 圖
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X=1.0
圖 4-13 當 X=1.0 時 TEM 圖
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4.4 SQUID
圖 4-14 X=0.0 ,0.1 時的 FC、ZFC、M-H 圖
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圖 4-15 X=0.15 ,0.2 時的 FC、ZFC、M-H 圖
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圖 4-16 X=0.25 ,0.3 時的 FC、ZFC、M-H 圖
39
圖 4-17 X=0.4 ,0.5 時的 FC、ZFC、M-H 圖
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圖 4-18 X=0.6 ,0.7 時的 FC、ZFC、M-H 圖
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圖 4-19 X=0.75 ,0.8 時的 FC、ZFC、M-H 圖
42
圖 4-20 X=0.9 ,1.0 時的 FC、ZFC、M-H 圖
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與Hang Nam Ok and Yun Chung 團隊研究對照發現奈米尺寸下 FexCu1-xCr2Se4
4.5 RAMAN
利用文獻資料 FittingRaman 實驗數據，發現有些峰值有偏移的狀況。
圖 4-23 X=0 時的 Raman 下去 Fitting 圖
45
圖 4-24 X=0.1 時的 Raman 下去 Fitting 圖
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圖 4-25 X=0.2 時的 Raman 下去 Fitting 圖
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圖 4-26 X=0.3 時的 Raman 下去 Fitting 圖
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圖 4-27 X=0.4 時的 Raman 下去 Fitting 圖
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圖 4-28 X=0.5 時的 Raman 下去 Fitting 圖
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圖 4-29 X=1.0 時的 Raman 下去 Fitting 圖
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4.6 結果討論
RAMAN 量測上和文獻有些出入，於文獻上我們沒有顯示出 RAMAN SHIFT 240nm 有峰值，但我們量測上有此訊號存在，但我們可以發現當鐵的濃度提升 時我們最大的波包有紅位移的現象，這當中有待與未來梅斯堡光譜進行振動模 式的比較，確認其訊號的產生原因。
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