Cu L Ⅲ -edge XANES 光譜分析

圖 4-31、4-32 分別為 YBa2Cu3Oy與 YBa2(Cu0.95Zn0.05)3Oy於室溫下(T=300 K)同步輻射入射光電場垂直樣品 c 軸之 Cu L^Ⅲ-edge XANES 光譜。光譜能 量位置位約於 931.2 eV 之光譜權重，被公認是銅氧面上帶+2 價 Cu(2, 3)之 吸收，其 Cu3d⁹躍遷到 Cu2p3d¹⁰之吸收[24]，約位於 932.6 eV 的光譜權重 被認為是帶+3 價的 Cu，由 Cu(2,3) 3dx

2 -y

2 軌域發生由 Cu3d⁹L 轉移到

Cu2p3d¹⁰L 的吸收，其中 L 代表 ligand 上之電洞[9]，約位於 933.8 eV 的光 譜權重被認為是+1 價的 Cu(1) [24]。

由過去文獻得知氧含量之多寡與 ligand holes 數目和 ZR band 光譜權重 皆有關聯性[5,27,28]，如圖 4-31、4-32，當氧含量減少時，ligand holes 數目 隨之減少，其變化行為與 ZR band 光譜權重的變化一致。故由圖 4-31、4-32 得知樣品製備完成後至進行 XANES 實驗量測顯示結構依舊良好之另一證 據。

59

927 928 929 930 931 932 933 934 935 936

0

Room Temperature (T=300 K)

photon energy (eV)

E//ab Cu L-edge

YBa

₂

Cu

₃

O

_y

fl uor es ce nc e yi el d ( M ba rn/ at om )

y = 6.9 -(T_c=90 K)

927 928 929 930 931 932 933 934 935 936

0

Room Temperature (T=300 K)

photon energy (eV) E//ab Cu L-edge

YBa₂(Cu_0.95Zn_0.05)₃O_y

fl uor es ce nc e yi el d ( M ba rn/ at om )

^y=6.9-(Tc = 41 K) y=6.8-(T_c < 15 K) y=6.7-(T_c < 15 K) y=6.6-(T_c < 15 K)

圖 4- 32 入射光電場垂直 YBa2(Cu0.95Zn0.05)3Oy之 c 軸 Cu L^Ⅲ-edge XANES 光譜。

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圖 4-33 為變溫下入射光電場垂直 YBa2Cu3O6.9 之 c 軸 Cu L^Ⅲ-edge XANES 光譜，紅線表示在室溫 T=300 K、綠線表示在溫度 T=100 K、藍線 表示在低溫 T=20 K 進行量測。在此樣品中紅線即為偽能隙上之溫區，而綠 線和藍線為偽能隙下之溫區，且藍線已進入超導態。

由圖中可知藍線之 ligand holes 光譜權重比紅線略大，其能量位置皆約 於 932.6 eV，亦顯示當 T<Tc時光譜權重有明顯之變化，且此變化與偽能隙 的溫度 T^*無關。此變化是過去研究未曾發現，且無法解釋原因為何，僅知 與超導特性有關。且在其它缺氧樣品 YBa2Cu3Oy(y=6.8、6.5) 實驗結果亦和 上述研究結果相同，如圖 4-34、4-35。

927 928 929 930 931 932 933 934 935 936

0 2 4 6 8 10 12 14

E//ab Cu L-edge YBa₂Cu₃O_6.9 T_c=90 K

photon energy (eV)

fl uor es ce nc e yi el d ( M ba rn/ at om )

Room Temperature(T=300 K) T=100 K

Low Temperature(T=20 K)

圖 4-33 入射光電場垂直 YBa₂Cu₃O_6.9之 c 軸 Cu L^Ⅲ-edge XANES 光譜。

61

927 928 929 930 931 932 933 934 935 936

0

E//ab Cu L-edge YBa₂Cu₃O_6.8 T_c=80 K

photon energy (eV)

fl uor es ce nc e yi el d ( M ba rn/ at om )

Room Temperature(T=300 K) T=100 K

Low Temperature(T=20 K)

圖 4-34 入射光電場垂直 YBa₂Cu₃O_6.8之 c 軸 Cu LⅢ-edge XANES 光譜。

927 928 929 930 931 932 933 934 935 936

0

E//ab Cu L-edge YBa₂Cu₃O_6.5 T_c=55 K

photon energy (eV)

fl uor es ce nc e yi el d ( M ba rn/ at om )

Room Temperature(T=300 K) T=100 K

Low Temperature(T=20 K)

圖 4-35 入射光電場垂直 YBa₂Cu3O6.5之 c 軸 Cu LⅢ-edge XANES 光譜。

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圖 4-36 為變溫下入射光電場垂直 YBa2Cu3O6.35 之 c 軸 Cu L^Ⅲ-edge XANES 光譜，紅線表示在室溫 T=300 K、綠線表示在溫度 T=100 K、藍線 表示在低溫 T=20 K 進行量測，且無法量測到超導態之光譜。圖中藍線與紅 線之 ligand holes 光譜權重其能量位置皆約於 932.6 eV 並無變化，其結果不 同於 YBa2Cu3Oy(y=6.9、6.8、6.5) ，由此可知 Cu L^Ⅲ-edge XANES 光譜之變 化與超導特性有關。

927 928 929 930 931 932 933 934 935 936

0 2 4 6 8 10 12 14

E//ab Cu L-edge YBa₂Cu₃O_6.35 T_c < 2 K

photon energy (eV)

fl uor es ce nc e yi el d ( M ba rn/ at om )

Room Temperature(T=300 K) T=100 K

Low Temperature(T=20 K)

圖 4-36 入射光電場垂直 YBa2Cu3O6.35之 c 軸 Cu L^Ⅲ-edge XANES 光譜。

為了檢驗 O K-edge XANES 光譜之變化是否與 Cu L^Ⅲ-edge 光譜皆為進 入超導態所產生之變化?故另製備摻鋅的釔鋇銅氧之薄膜樣品且使其仍保

63

有電洞與偽能隙溫度(T^*)，但此樣品已不具有超導體之特性，利用此特性檢 驗光譜之變化。

圖 4-37、4-38、4-39 分別為變溫下入射光電場垂直 YBa2(Cu0.95Zn0.05)3Oy

(y=6.8、6.7、6.6) 之 c 軸 Cu L^Ⅲ-edge XANES 光譜，紅線表示在室溫 T=300 K、藍線表示在低溫 T=15 K 進行量測，且無法量測到超導態之光譜。圖中 藍線與紅線之 ligand holes 光譜權重其能量位置皆約於 932.6 eV 並無變化，

其結果亦同於 YBa2Cu3O6.35。由此亦可得知 O K-edge XANES 光譜之變化為 偽能隙(Pseudogap)上下溫區之變化，而非進入超導態才產生之變化。

927 928 929 930 931 932 933 934 935 936

0 2 4 6 8 10 12

E//ab Cu L-edge YBa₂(Cu_0.95Zn_0.05)₃O_6.8 T_c < 15 K

photon energy (eV)

fl uor es ce nc e yi el d ( M ba rn/ at om )

Room Temperature(T=300 K) Low Temperature(T=15 K)

圖 4-37 入射光電場垂直 YBa₂(Cu_0.95Zn_0.05)₃O_6.8之 c 軸 Cu LⅢ-edge XANES 光譜。

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927 928 929 930 931 932 933 934 935 936

0

E//ab Cu L-edge YBa₂(Cu_0.95Zn_0.05)₃O_6.7 T_c < 15 K

photon energy (eV)

fl uor es ce nc e yi el d ( M ba rn/ at om )

Room Temperature(T=300 K) Low Temperature(T=15 K)

圖 4-38 入射光電場垂直 YBa₂(Cu_0.95Zn_0.05)₃O_6.7之 c 軸 Cu L^Ⅲ-edge XANES 光譜。

927 928 929 930 931 932 933 934 935 936

0

E//ab Cu L-edge YBa₂(Cu_0.95Zn_0.05)₃O_6.6 T_c < 15 K

photon energy (eV)

fl uor es ce nc e yi el d ( M ba rn/ at om )

Room Temperature(T=300 K) Low Temperature(T=15 K)

圖 4-39 入射光電場垂直 YBa₂(Cu_0.95Zn_0.05)₃O_6.6之 c 軸 Cu L^Ⅲ-edge XANES 光譜。

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圖 4-40、4-41 分別為 YBa2Cu3Oy與 YBa2(Cu0.95Zn0.05)3Oy於室溫下(T=300 K)同步輻射入射光電場平行樣品 c 軸之 Cu L^Ⅲ-edge XANES 光譜。光譜能 量位置約位於 931.2 eV 為 Cu(1)3dz

2 -y

2的吸收貢獻，約位於 932.4 eV 為 Cu(2) 3d3z

2 -r

2的吸收貢獻，約位於 933.8 eV 為+1 價之 Cu(1) 3d3z 2

-r

2與 O (4)2pz混成 軌域的吸收貢獻[25]。

由過去文獻得知氧含量之多寡與能量位置約位於 931.2 eV、932.4 eV 和 933.8 eV 峰之光譜權重皆有關聯性，如圖 4-38、4-39，當氧含量的增加時，

位於 933.8 eV 峰之光譜權重將轉移至 931.2 eV 與 932.4 eV，由此得知電場 平行樣品 c 軸其銅之電子結構與氧含量的關聯性[5]。

入射光電場平行樣品 c 軸之光譜為 I90(E)是 I60(E)與 I0(E)經由公式 3-6 式轉換而得，其過程有較多無法控制之實驗誤差，故暫且不討論變溫時的 改變。

66

927 928 929 930 931 932 933 934 935 936

0.0

Room Temperature (T=300 K)

E//c Cu L-edge YBa₂Cu₃O_y

fl uor es ce nc e yi el d ( M ba rn/ at om )

photon energy (eV)

y = 6.9 -(T_c=90 K) y = 6.8 -(T_c=80 K) y = 6.5 -(T_c=55 K) y = 6.35-(T_c< 2 K)

圖 4-40 入射光電場平行 YBa₂Cu3Oy之 c 軸 Cu LⅢ-edge XANES 光譜。

927 928 929 930 931 932 933 934 935 936

0.0

Room Temperature (T=300 K) E//c Cu L-edge

YBa₂(Cu_0.95Zn_0.05)₃O_y

fl uor es ce nc e yi el d ( M ba rn/ at om )

photon energy (eV)

y=6.9-(T_c = 41 K) y=6.8-(T_c < 15 K) y=6.7-(T_c < 15 K) y=6.6-(T_c < 15 K)

圖 4- 41 入射光電場平行 YBa2(Cu0.95Zn0.05)3Oy之 c 軸 Cu L^Ⅲ-edge XANES 光譜。

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在文檔中 過渡金屬氧化物之近緣吸收光譜研究 (頁 73-82)