現在我們討論 YMnO3薄膜的介電常數特性，利用羅侖茲模型參 數定義出靜介電常數，其函數為：
∞
常數，隨著溫度降低接近相變溫度時有明顯的峰值產生(如圖 5.4.4所
荷數0.004，代入公式(5-2-6)可計算得知電漿頻率為1256 cm-1，當入 射光波數大於電漿頻率時，光束即可穿透薄膜樣品，圖 5.3.2 與之相 互呼應。
我們利用遠紅外聲子吸收峰權重計算Born有效電荷Zj [53],[54]：
∑
=∑
∞ i j j
j i
,
p m
e 2
c
2 (Z )
V ω 4
1
π
ε
， (5-4-4) 其中ωpi為第i個遠紅外聲子振動模強度，mj為原子質量；在此我們用ZO 代表所有有效電荷值的趨勢，主要是因為氧離子為負離子且質量
最輕，圖5.4.7表示六角晶系YMnO3薄膜Born有效電荷隨溫度變化的關
係圖，我們發現隨著溫度的降低有效電荷值增加8%，表示低溫時氧 離子周圍有較多的電荷數目，Van AKen[21]利用第一原理計算出：
Z*Y=+3.6、Z*Mn= +3.3、Z*OT = –2.3、Z*OP = –2.2，M. Zaghrioui[54]也 將Y/Mn與O離子的Born有效電荷分別算出為4.3及-3.1，在尼爾溫度 上也沒有發現異常變化。圖5.4.8表示正交晶系YMnO3薄膜Born有效電 荷隨溫度變化的關係圖，隨著溫度降低有效電荷卻降低了15%，與六 角晶系YMnO3的結果截然不同，我們推測是由於基板降溫時反射率也 會提高，而在擬合的過程中，我們使用室溫基板的數據對變溫的薄膜 樣品做分析，因此在權重的分析上產生一些誤差，且正交晶系YMnO3
在這種情況下表現較為盛，是造成與六角晶系YMnO3的結果不同的原
表5.1.1 YSZ基板反射光譜之羅侖茲模型擬合數據參數表。
YSZ ωP1(cm-1) 900
ω1(cm-1) 320 γ1(cm-1) 100 ωP2(cm-1) 850 ω2(cm-1) 353 γ2(cm-1) 40 ωP3(cm-1) 800
ω3(cm-1) 385 γ3(cm-1) 30 ωP4(cm-1) 65 ω4(cm-1) 570
γ4(cm-1) 20 ωP5(cm-1) 64000
ω5(cm-1) 50000 γ5(cm-1) 9000
ε∞ 3.5
表 5.1.2 SrTiO3基板反射光譜之羅侖茲模型擬合數據參數表。
SrTiO3
ωP1(cm-1) 1514 ω1(cm-1) 98
γ1(cm-1) 17 ωP2(cm-1) 312
ω2(cm-1) 176 γ2(cm-1) 4 ωP3(cm-1) 622
ω3(cm-1) 546 γ3(cm-1) 23 ωP4(cm-1) 50498
ω4(cm-1) 34919 γ4(cm-1) 13743 ωP5(cm-1) 45803 ω5(cm-1) 47482 γ5(cm-1) 23208
ε∞ 2
表 5.2.1 六角晶系 YMnO3薄膜樣品室溫反射及穿透光譜之羅侖 茲模型擬合數據參數表。
hexagonal ωP1(cm-1) 100
ω1(cm-1) 160 γ1(cm-1) 20 ωP2(cm-1) 200
ω2(cm-1) 200 γ2(cm-1) 15 ωP3(cm-1) 420
ω3(cm-1) 238 γ3(cm-1) 30 ωP4(cm-1) 300
ω4(cm-1) 300 γ4(cm-1) 32 ωP5(cm-1) 220
ω5(cm-1) 350 γ5(cm-1) 50 ωP6(cm-1) 650
ω6(cm-1) 375 γ6(cm-1) 30 ωP7(cm-1) 400
ω7(cm-1) 412 γ7(cm-1) 34 ωp8(cm-1) 450
ω8(cm-1) 473 γ8(cm-1) 80
接續表5.2.1 六角晶系YMnO3薄膜樣品室溫反射及穿透光譜之羅 侖茲模型擬合數據參數表。
hexagonal ωP9(cm-1) 320
ω9(cm-1) 595 γ9(cm-1) 90 ωP10(cm-1) 12000
ω10(cm-1) 12500 γ10(cm-1) 3000 ωP11(cm-1) 5000 ω11(cm-1) 20000
γ11(cm-1) 3000 ωP12(cm-1) 54000
ω12(cm-1) 40000 γ12(cm-1) 40000
ε∞ 1.5
thickness 2000Å
表5.2.2 六角晶系YMnO3薄膜的聲子振動模實驗與理論值對照表[20]。
Peak Symmetry Exp.(cm-1) Calc.(cm-1) Main atomic motions
E1 117 +x, y(Mn, O3, O4), -x, y(Y1, Y2)
E1 147 +x, y(Y1), -x, y(Y2)
1 E1 160 158 +x, y(Y2), -x, y(Y1)
2 E1 200 212 +x, y(O1, O2), -x, y(Y1, Y2)
3 E1 238 233 x, y(Mn, O3), z(O1, O2)
4 E1 300 250 +x, y(O1, O2), -x, y(O3)
5 E1 350 353 +x, y(O1, O2, O3), -x, y(O4, Mn)
6 E1 375 390 +x, y(O1), -x, y(O2)
7 E1 412 410 +x, y(O1), -x, y(O2)
8 E1 473 459 +x, y(O3, O4), -x, y(O1, O2, Mn)
E1 492 +x, y(O4, O3, O1, O2), -x, y(Mn)
E1 559 x, y(O4)
9 E1 595 586 x, y(O3)
E1 635 x, y(O3), -x, y(O4)
表 5.2.3 羅侖茲模型擬合六角晶系 YMnO3之低頻變溫光譜參數表。
30 K 40 K 50 K 100 K 150 K 200 K 250 K 300 K 330 K
ωP1(cm-1) 400 390 390 390 380 360 340 300 250
ω1(cm-1) 163 163 163 163 162 160 157 156 153
γ1(cm-1) 12 12 12 12 12 14 16 17 20
ωP2(cm-1) 400 400 400 400 380 360 350 320 280
ω2(cm-1) 207 207 207 207 205 204 203 202 200
γ2(cm-1) 9 9 9 9 9 10 12 13 15
ωP3(cm-1) 730 730 730 720 700 640 560 500 440
ω3(cm-1) 241 239 239 239 238 238 238 238 238
γ3(cm-1) 22 23 23 24 24 26 27 28 30
ωP4(cm-1) 350 340 340 330 320 300 300 285 280
ω4(cm-1) 300 300 300 300 300 300 300 300 300
γ4(cm-1) 30 30 30 30 30 30 30 30 32
ωP5(cm-1) 240 240 240 240 250 280 300 320 350
ω5(cm-1) 350 350 350 350 350 350 350 350 350
γ5(cm-1) 50 50 50 50 50 50 50 50 50
ωP6(cm-1) 700 700 700 700 695 700 720 720 740
ω6(cm-1) 375 375 375 375 375 375 375 375 375
γ6(cm-1) 30 30 30 30 30 30 30 30 30
ωP7(cm-1) 210 210 210 210 220 230 270 300 350
ω7(cm-1) 413 413 413 412 412 412 412 412 412
γ7(cm-1) 13 13 13 15 17 17 20 23 30
ωP8(cm-1) 450 450 450 440 460 480 500 500 500
ω8(cm-1) 473 473 473 473 473 473 473 473 473
γ8(cm-1) 80 80 80 80 80 80 80 80 80
ωP9(cm-1) 405 410 410 425 425 435 420 430 450
ω9(cm-1) 598 598 597 597 597 596 595 595 593
γ9(cm-1) 82 81 82 84 84 87 88 90 92
ε∞ 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
Thickness(Å) 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000
表 5.2.4 非簡諧模型擬合六角晶系YMnO3薄膜的聲子吸收峰隨溫 度變化所得之參數表。(單位皆為cm-1)
Peak ω0 γ0 a b
1st 163.05 11.75 0.20 2.22
2nd 206.75 8.75 0.11 2.27
表 5.2.5 羅侖茲模型擬合六角晶系 YMnO3之高頻變溫光譜參數表。
23 K 30 K 40 K 50 K 70 K 80 K 100 K 125 K 150 K
ωP10(cm-1) 313 314 314 314 312 312 312 314 315
ω10(cm-1) 14870 14850 14750 14680 14420 14350 14250 14100 14000
γ10(cm-1) 2280 2300 2340 2380 2400 2450 2500 2630 2700
ωP11(cm-1) 60 57 57 56 55 52 52 50 54
ω11(cm-1) 17780 17750 17750 17750 17700 17680 17650 17660 17640 γ11(cm-1) 1420 1380 1380 1380 1400 1380 1400 1430 1430 ωP12(cm-1) 1050 1050 1050 1050 1050 1050 1050 1050 1050 ω12(cm-1) 40500 40500 40500 40500 40500 40500 40500 40500 40500
γ12(cm-1) 18000 18000 18000 18000 18000 18000 18000 18000 18000
ε∞ 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
175 K 200 K 225 K 250 K 275 K 300 K 315 K 330 K
ωP10(cm-1) 315 315 315 315 315 315 312 313 ω10(cm-1) 13900 13795 13700 13600 13550 13500 13490 13475
γ10(cm-1) 2790 2840 2950 3050 3150 3250 3300 3350
ωP11(cm-1) 50 40 38 35 35 35 40 34
ω11(cm-1) 17680 17700 17700 17680 17700 17650 17680 17690
γ11(cm-1) 1430 1430 1430 1400 1400 1400 1400 1400 ωP12(cm-1) 1050 1050 1050 1050 1050 1050 1050 1050 ω12(cm-1) 40500 40500 40500 40500 40500 40500 40500 40500
γ12(cm-1) 18000 18000 18000 18000 18000 18000 18000 18000
ε∞ 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
表5.3.1 正交晶系 YMnO3薄膜樣品室溫反射及穿透光譜之羅侖茲模 型擬合數據參數表。
orthorhombic ωP1(cm-1) 410
ω1(cm-1) 215 γ1(cm-1) 24 ωP2(cm-1) 380
ω2(cm-1) 248 γ2(cm-1) 22 ωP3(cm-1) 470
ω3(cm-1) 265 γ3(cm-1) 27 ωP4(cm-1) 355
ω4(cm-1) 305 γ4(cm-1) 44 ωP5(cm-1) 170
ω5(cm-1) 340 γ5(cm-1) 10 ωP6(cm-1) 540
ω6(cm-1) 376 γ6(cm-1) 25 ωP7(cm-1) 510
ω7(cm-1) 400 γ7(cm-1) 30 ωp8(cm-1) 240
ω8(cm-1) 450 γ8(cm-1) 29
接續表5.3.1正交晶系YMnO3薄膜樣品室溫反射及穿透光譜之羅侖茲 模型擬合數據參數表。
orthorhombic ωP9(cm-1) 550
ω9(cm-1) 500 γ9(cm-1) 30 ωP10(cm-1) 480
ω10(cm-1) 584 γ10(cm-1) 30 ωP11(cm-1) 230
ω11(cm-1) 705 γ11(cm-1) 120 ωP12(cm-1) 6000
ω12(cm-1) 38000 γ12(cm-1) 25000
ε∞ 1
thickness 2200Å
表5.3.2 正交晶系YMnO3薄膜的聲子振動模實驗與理論值對照表[48]
，最後一欄為LaMnO3的理論計算值[27]。
Peak Symmetry Exp.(cm
-1) Calc.(cm
-1) LaMnO
3B2u 117 116
B3u 122 97
B2u 163 153
B3u 193 153
1 B3u 215 229 214
2 B2u 248 250 213
3 B3u 265 251 224
4 B2u 305 368 307
5 B3u 340 371 250
6 B3u 375 386 334
7 B2u 400 429 366
8 B3u 450 449 411
9 B3u 500 525 517
10 B2u 584 579 560
B3u 662 599
11 B2u 705 664 571
表5.3.3 羅侖茲模型擬合正交晶系YMnO3之變溫光譜參數表。
表 5.3.4 非簡諧模型擬合正交晶系YMnO3薄膜的聲子吸收峰隨溫 度變化所得之參數表。(單位皆為cm-1)
Peak ω0 γ0 a b
10th 586.63 8.87 0.03 14.44
表 5.4.1 六角晶系與正交晶系YMnO3薄膜在300 K，各聲子對介電常 數的貢獻。(∆εj 代表第j個聲子的介電貢獻，*表示最大貢獻)
介電貢獻介電貢獻
介電貢獻介電貢獻 YMnO3 //// YSZ YMnO3 // SrTiO// 3
∆ε1 3.7 3.12*
∆ε2 2.51 2.11
∆ε3 4.41* 2.63
∆ε4 0.9 0.73
∆ε5 0.84 0.21
∆ε6 3.69 1.74
∆ε7 0.53 1.38
∆ε8 1.12 0.24
∆ε9 0.52 0.74
∆ε10 0.66
∆ε11 0.13
εph 18.22 16.07
ε∞ 1.5 1
ε1 (0) 19.72 17.07
100 1000 10000
Frequency (cm-1) YSZ
圖5.1.1 YSZ基板的室溫反射與穿透光譜。
100 1000 10000
0.0
Frequency (cm-1)
SrTiO3
Transmittance
圖 5.1.2 SrTiO3基板的室溫反射與穿透光譜。
100 1000 10000 0
2 4 6
Refractive index n
Frequency (cm-1) YSZ
圖5.1.3 YSZ基板的折射率對光頻率的關係圖。
100 1000 10000
0 1 2 3 4 5
Extinction coefficient k
Frequency (cm-1) YSZ
圖5.1.4 YSZ基板的消光係數對光頻率的關係圖。
100 1000 10000 0
5 10 15
Refractive index n
Frequency (cm-1) SrTiO3
圖 5.1.5 SrTiO3基板的折射率對光頻率的關係圖。
100 1000 10000
0 5 10 15
Extinction coefficient k
Frequency (cm-1) SrTiO3
圖5.1.6 SrTiO3基板的消光係數對光頻率的關係圖。
圖5.1.7 SrTiO3塊材的反射率、折射率及消光係數對光頻率 的關係圖[40]。
15000 30000 45000 0
1 2 3 4 5
橢圓儀橢圓儀橢圓儀橢圓儀 公式轉換公式轉換公式轉換公式轉換
Refractive index n
Frequency (cm-1) YSZ
15000 30000 45000 0
1 2
橢圓儀 橢圓儀橢圓儀 橢圓儀公式轉換 公式轉換公式轉換 公式轉換
Extinction coefficient k
Frequency (cm-1) YSZ
圖5.1.8 YSZ基板的橢圓儀數據與公式轉換取得的 n、k 值比較圖。
15000 30000 45000 0
1 2 3 4 5
橢圓儀橢圓儀 橢圓儀橢圓儀 公式轉換 公式轉換 公式轉換 公式轉換
Refractive index n
Frequency (cm-1) SrTiO3
15000 30000 45000 0
1 2
橢圓儀橢圓儀 橢圓儀橢圓儀 公式轉換 公式轉換 公式轉換 公式轉換
Extinction coefficient k
Frequency (cm-1) SrTiO3
圖5.1.9 SrTiO3基板的橢圓儀數據與公式轉換取得的n、k值比較圖。
100 1000 10000 0.0
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Data Fit
Reflectance
Frequency (cm-1) YSZ
圖5.1.10 YSZ基板的室溫反射光譜(實線)，虛線為羅侖茲模型擬合
的光譜曲線。
100 1000 10000
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Data Fit
Reflectance
Frequency (cm-1)
SrTiO3
圖5.1.11 SrTiO3基板的室溫反射光譜(實線)，虛線為羅侖茲模型擬合
的光譜曲線。
100 1000 10000 0.0
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Data Fit
Reflectance
Frequency (cm-1)
YMnO3 / YSZ
圖5.2.1 六角晶系YMnO3薄膜的室溫反射光譜(實線)，虛線為羅侖
茲模型擬合的光譜曲線。
1000 10000
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Data Fit
Transmittance
Frequency (cm-1)
YMnO3 / YSZ
圖5.2.2 六角晶系YMnO3薄膜的室溫穿透光譜(實線)，虛線為羅侖
茲模型擬合的光譜曲線。
0 1 2 3 4 5 0.0
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Reflectance Transmittance
Reflectance & Transmittance
Photon Energy (eV)
YSZ(111) hexa-YMnO3/YSZ
Reflectance Transmittance
圖5.2.3 以YSZ為基板的六角晶系YMnO3與TbMnO3反射與穿 透比較圖[43]。
100 1000 10000 0
200 400 600 800 1000 1200 1400
Frequency (cm-1) YMnO3 / YSZ
σσσσ 1(ωωωω) (ΩΩΩΩ-1 cm-1 )
圖5.2.4 六角晶系YMnO3薄膜的室溫光學電導率能譜。
0 100 200 300 400 500 600 700 800 0
100 200 300
σσσσ 1(ωωωω) (ΩΩΩΩ-1 cm-1 )
Frequency (cm-1)
YMnO3 / YSZ
1 2
3 5
7
8 9 4
6
圖 5.2.5 六角晶系 YMnO3室溫遠紅外光區光學電導率能譜圖。
5.2.6六角晶系 YMnO3的振動理論模型[20]。 Calc. 158 cm-1 Exp.. 160 cm-1
Calc. 212 cm-1 Exp.. 200 cm-1
Calc. 233 cm-1 Exp.. 238 cm-1
Calc. 250 cm-1 Exp.. 300 cm-1
Calc. 353 cm-1 Exp.. 350 cm-1
續圖5.2.6 六角晶系YMnO3的振動理論模型[20]。 Calc. 390 cm-1
Exp.. 375 cm-1
Calc. 410 cm-1 Exp.. 412 cm-1
Calc. 459 cm-1 Exp.. 473 cm-1
Calc. 586 cm-1 Exp.. 595 cm-1
0 1 2 3 4 5 6 7 0
500 1000 1500 2000 2500
σσσσ 1(ωωωω) (ΩΩΩΩ-1 cm-1 )
Photon Energy (eV) YMnO3 / YSZ
圖5.2.7 六角晶系 YMnO3室溫高頻區光學電導率能譜圖。
0 1 2 3 4 5 6 7
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
Absorption (arb. unit)
Energy Photon (eV) YMnO3 / YSZ
圖5.2.8 六角晶系YMnO3室溫高頻區吸收能譜圖[42]。
圖 5.2.9 六角晶系 YMnO3的狀態密度能階圖[43]。
200 400 600 800 1000 0.0
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
30 K 50 K 100 K 200 K 300 K
Reflectance
Frequency (cm-1)
YMnO3 / YSZ
圖5.2.11 六角晶系YMnO3薄膜的紅外光區變溫反射光譜。
100 200 300 400 500 600 700
0 100 200 300 400
30 K 50 K 100 K 200 K 300 K
σσσσ 1(ωωωω) (ΩΩΩΩ-1 cm-1 )
Frequency (cm-1)
YMnO3 / YSZ
圖5.2.12 六角晶系YMnO3的變溫遠紅外光區光學電導率能譜圖。
0 50 100 150 200 250 300 350 300
400 150 155 160 165
Temperature (K)
10 15 20
ωωωω p1 (cm-1 )γγγγ 1 (cm-1 )ωωωω 1 (cm-1 )
圖5.2.13 (a) 六角晶系YMnO3的第1 個遠紅外聲子吸收峰之頻率、
半高寬及權重隨溫度變化的關係，虛線對應磁性相變溫度。
0 50 100 150 200 250 300 350
300 350 400 200 205 210
Temperature (K)
10 15
ωωωω P2 (cm-1 )γγγγ 2 (cm-1 )ωωωω 2 (cm-1 )
圖5.2.13 (b) 六角晶系YMnO3的第2 個遠紅外聲子吸收峰之頻率、
半高寬及權重隨溫度變化的關係，虛線對應磁性相變溫度。
0 50 100 150 200 250 300 350 500
600 700 235 240 245
Temperature (K)
20 25 30
ωωωω P3 (cm-1 )γγγγ 3 (cm-1 )ωωωω 3 (cm-1 )
圖5.2.13 (c) 六角晶系YMnO3的第3 個遠紅外聲子吸收峰之頻率、
半高寬及權重隨溫度變化的關係，虛線對應磁性相變溫度。
0 50 100 150 200 250 300 350
300 350 295 300 305
Temperature (K)
30 35
ωωωω P4 (cm-1 )γγγγ 4 (cm-1 )ωωωω 4 (cm-1 )
圖5.2.13 (d) 六角晶系YMnO3的第4 個遠紅外聲子吸收峰之頻率、
半高寬及權重隨溫度變化的關係，虛線對應磁性相變溫度。
0 50 100 150 200 250 300 350 250
300 350 345 350 355
Temperature (K)
50 55
ωωωω P5 (cm-1 )γγγγ 5 (cm-1 )ωωωω 5 (cm-1 )
圖5.2.13 (e) 六角晶系YMnO3的第5 個遠紅外聲子吸收峰之頻率、
半高寬及權重隨溫度變化的關係，虛線對應磁性相變溫度。
0 50 100 150 200 250 300 350
700 720 740 370 375 380
Temperature (K)
25 30 35
ωωωω P6 (cm-1 )γγγγ 6 (cm-1 )ωωωω 6 (cm-1 )
圖5.2.13 (f) 六角晶系 YMnO3的第 6個遠紅外聲子吸收峰之頻率、
半高寬及權重隨溫度變化的關係，虛線對應磁性相變溫度。
0 50 100 150 200 250 300 350 225
300 375 410 415
Temperature (K)
10 20 30
ωωωω P7 (cm-1 )γγγγ 7 (cm-1 )ωωωω 7 (cm-1 )
圖5.2.13 (g) 六角晶系YMnO3的第7 個遠紅外聲子吸收峰之頻率、
半高寬及權重隨溫度變化的關係，虛線對應磁性相變溫度。
0 50 100 150 200 250 300 350
450 480 510 470 475 480
Temperature (K)
75 80 85
ωωωω p8 (cm-1 )γγγγ 8 (cm-1 )ωωωω 8 (cm-1 )
圖5.2.13 (h) 六角晶系YMnO3的第8 個遠紅外聲子吸收峰之頻率、
半高寬及權重隨溫度變化的關係，虛線對應磁性相變溫度。
0 50 100 150 200 250 300 350 390
420 450 595 600
Temperature (K)
80 90
ωωωω p9 (cm-1 )γγγγ 9 (cm-1 )ωωωω 9 (cm-1 )
圖5.2.13 (i) 六角晶系 YMnO3的第 9個遠紅外聲子吸收峰之頻率、
半高寬及權重隨溫度變化的關係，虛線對應磁性相變溫度。
0 1 2 3 4 5 6 0.0
0.1 0.2 0.3 0.4
30 K 50 K 100 K 200 K 300 K
Transmittance
Photon Energy (eV) YSZ
圖 5.2.14 YSZ基板高頻區的變溫穿透光譜圖。
0 1 2 3 4 5 6
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4
30 K 50 K 100 K 200 K 300 K
Transmittance
Photon Energy (eV) YMnO3 / YSZ
圖 5.2.15 六角晶系YMnO3薄膜高頻區的變溫穿透光譜圖。
0 1 2 3 4 0.0
0.3 0.6 0.9 1.2 1.5
30 K 50 K 100 K 200 K 300 K
Absorption (arb. units)
Photon Energy (eV) YMnO3 / YSZ
圖5.2.16 六角晶系YMnO3薄膜變溫高頻區吸收能譜圖。
圖5.2.17 六角晶系RMnO3 薄膜變溫高頻區吸收能譜圖[42]。
0 50 100 150 200 250 300 350 300
310 320 13000 14000 15000
Temperature (K)
2000 3000
ωωωω p1 (cm-1 )γγγγ 1 (cm-1 )ωωωω 1 (cm-1 )
圖5.2.18(a) 六角晶系 YMnO3薄膜的第 1個高頻吸收峰頻率、半高寬
及權重隨溫度變化的關係，虛線對應磁性相變溫度。
0 50 100 150 200 250 300 350
30 45 60 17500 18000
Temperature (K)
1200 1400 1600
ωωωω p2 (cm-1 )γγγγ 2 (cm-1 )ωωωω 2 (cm-1 )
圖5.2.18(b) 六角晶系YMnO3薄膜的第2 個高頻吸收峰頻率、半高寬
及權重隨溫度變化的關係，虛線對應磁性相變溫度。
0 50 100 150 200 250 300 350 980
1050 1120 40000 40500 41000
Temperature (K)
18000 19000
ωωωω p3 (cm-1 )γγγγ 3 (cm-1 )ωωωω 3 (cm-1 )
圖5.2.18(c) 六角晶系 YMnO3薄膜的第 3個高頻吸收峰頻率、半高寬
及權重隨溫度變化的關係，虛線對應磁性相變溫度。
0 100 200 300 1.65
1.70 1.75 1.80 1.85
Peak position (eV)
Temperature (K) YMnO3 / YSZ TSR
TN
(a)
圖5.2.19 六角晶系 YMnO3與 LuMnO3及 HoMnO3頻率隨溫度變化 的比較圖[47],[55]。
(b) LuMnO3
(c) HoMnO3
圖5.2.20 超交換作用使六角晶系YMnO3能階下降。
100 1000 10000 0.0
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Data Fit
Reflectance
Frequency (cm-1)
YMnO3 / SrTiO3
圖5.3.1 正交晶系YMnO3薄膜的室溫反射光譜(實線)，虛線為羅侖
茲模型擬合的光譜曲線。
1000 10000
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Data Fit
Transmitttance
Frequency (cm-1)
YMnO3 / SrTiO3
圖5.3.2 正交晶系YMnO3薄膜的室溫穿透光譜(實線)，虛線為羅侖
茲模型擬合的光譜曲線。
100 1000 10000 0
50 100 150 200 250 300
σσσσ 1(ωωωω) (ΩΩΩΩ-1 cm-1 )
Frequency (cm-1)
YMnO3 / SrTiO3
圖5.3.3 正交晶系 YMnO3薄膜的室溫光學電導率能譜。
0 100 200 300 400 500 600 700 800 0
100 200 300
σσσσ 1(ωωωω) (ΩΩΩΩ-1 cm-1 )
Frequency (cm-1)
YMnO3 / SrTiO3
1 2 3
4 5 6
7
8 9
10
11
圖5.3.4 正交晶系YMnO3室溫紅外光區光學電導率能譜圖。
續圖 5.3.5 LaMnO3的振動理論模型[27]。
0 1 2 3 4 5 6 7 0
50 100
σσσσ 1(ωωωω) (ΩΩΩΩ-1 cm-1 )
Photon Energy (eV) YMnO3 / SrTiO3
圖5.3.6 正交晶系 YMnO3室溫高頻區光學電導率能譜圖。
0 1 2 3 4 5 6 7
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
Absorption(arb. unit)
Photon Energy (eV) YMnO3 / SrTiO3
圖 5.3.7 正交晶系 YMnO3室溫高頻區吸收能譜圖[42]。
200 400 600 800 1000 0.0
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
30 K 50 K 100 K 200 K 300 K
Reflectance
Frequency (cm-1)
YMnO3 / SrTiO3
圖5.3.8 正交晶系的YMnO3薄膜的紅外光區變溫反射光譜。
100 200 300 400 500 600 700 800 0
50 100 150 200 250
30 K 50 K 100 K 200 K 300 K
σσσσ 1(ωωωω) (ΩΩΩΩ-1 cm-1 )
Frequency (cm-1)
YMnO3 / SrTiO3
圖5.3.9 正交晶系YMnO3的變溫遠紅外光區光學電導率能譜圖。
圖5.3.10 單晶 LaMnO3的室溫與低溫反射光譜與光學電導率圖[61]。
圖5.3.11 單晶 TbMnO3變溫的介電常數虛部圖[62]。
0 200 400 600 800 1000 0.00
0.25 0.50 0.75 1.00
420 435 450 465
300 K 200 K 150 K 100 K 50 K 40 K 30 K
Reflectivity
Wavenumber (cm-1)
YMnO3 / SrTiO3
圖 5.3.12 L. Moreira[50]與本實驗波數在~ 440 cm-1的比較圖。
0 50 100 150 200 250 300 350 350
400 210 215 220
Temperature (K)
20 25
ωωωω p1 (cm-1 )γγγγ 1 (cm-1 )ωωωω 1 (cm-1 )
圖 5.3.13 (a) 正交晶系 YMnO3的第1 個遠紅外聲子吸收峰之頻率、
半高寬及權重隨溫度變化的關係，虛線對應磁性相變溫度。
0 50 100 150 200 250 300 350 360
370 245 250
Temperature (K)
20 25
ωωωω P2 (cm-1 )γγγγ 2 (cm-1 )ωωωω 2 (cm-1 )
圖 5.3.13 (b) 正交晶系 YMnO3的第 2個遠紅外聲子吸收峰之頻率、
半高寬及權重隨溫度變化的關係，虛線對應磁性相變溫度。
0 50 100 150 200 250 300 350 420
430 440 260 265 270
Temperature (K)
25 30
ωωωω P3 (cm-1 )γγγγ 3 (cm-1 )ωωωω 3 (cm-1 )
圖 5.3.13 (c) 正交晶系 YMnO3的第3 個遠紅外聲子吸收峰之頻率、
半高寬及權重隨溫度變化的關係，虛線對應磁性相變溫度。
0 50 100 150 200 250 300 350
200 250 300 300 305 310
Temperature (K)
30 40
ωωωω P4 (cm-1 )γγγγ 4 (cm-1 )ωωωω 4 (cm-1 )
圖 5.3.13 (d) 正交晶系 YMnO3的第 4個遠紅外聲子吸收峰之頻率、
半高寬及權重隨溫度變化的關係，虛線對應磁性相變溫度。
0 50 100 150 200 250 300 350 160
180 340 345
Temperature (K)
10 15
ωωωω P5 (cm-1 )γγγγ 5 (cm-1 )ωωωω 5 (cm-1 )
圖 5.3.13 (e) 正交晶系 YMnO3的第5 個遠紅外聲子吸收峰之頻率、
半高寬及權重隨溫度變化的關係，虛線對應磁性相變溫度。
0 50 100 150 200 250 300 350
400 450 500 375 380
Temperature (K)
15 20 25
ωωωω P6 (cm-1 )γγγγ 6 (cm-1 )ωωωω 6 (cm-1 )
圖 5.3.13 (f) 正交晶系YMnO3的第6 個遠紅外聲子吸收峰之頻率、
半高寬及權重隨溫度變化的關係，虛線對應磁性相變溫度。
0 50 100 150 200 250 300 350 480
510 540 395 400 405
Temperature (K)
30 40
ωωωω P7 (cm-1 )γγγγ 7 (cm-1 )ωωωω 7 (cm-1 )
圖 5.3.13 (g) 正交晶系 YMnO3的第7 個遠紅外聲子吸收峰之頻率、
半高寬及權重隨溫度變化的關係，虛線對應磁性相變溫度。
0 50 100 150 200 250 300 350
150 200 250 445 450 455
Temperature (K)
20 30
ωωωω p8 (cm-1 )γγγγ 8 (cm-1 )ωωωω 8 (cm-1 )
圖5.3.13 (h) 正交晶系YMnO3的第8 個遠紅外聲子吸收峰之頻率、
半高寬及權重隨溫度變化的關係，虛線對應磁性相變溫度，
(為SrTiO3基板和正交晶系YMnO3薄膜的貢獻總和)。
0 50 100 150 200 250 300 350 425
430 435 495 500 505
Temperature (K)
25 30 35
ωωωω p9 (cm-1 )γγγγ 9 (cm-1 )ωωωω 9 (cm-1 )
圖 5.3.13 (i) 正交晶系YMnO3的第9 個遠紅外聲子吸收峰之頻率、
半高寬及權重隨溫度變化的關係，虛線對應磁性相變溫度。
0 50 100 150 200 250 300 350
200 400 600 580 585 590
Temperature (K)
15 30
ωωωω p10 (cm-1 )γγγγ 10 (cm-1 )ωωωω 10 (cm-1 )
圖 5.3.13 (j) 正交晶系YMnO3的第10個遠紅外聲子吸收峰之頻率、
半高寬及權重隨溫度變化的關係，虛線對應磁性相變溫度。
0 50 100 150 200 250 300 350 150
200 250 695 700 705
Temperature (K)
115 120 125
ωωωω p11 (cm-1 )γγγγ 11 (cm-1 )ωωωω 11 (cm-1 )
圖 5.3.13 (k) 正交晶系YMnO3的第11個遠紅外聲子吸收峰之頻率、
半高寬及權重隨溫度變化的關係，虛線對應磁性相變溫度。
0 1 2 3 4 5
Photon Energy (eV) SrTiO3
Photon Energy (eV)
YMnO3 / SrTiO3
Absorption (arb. units)
Absorption (arb. units)