首先,在 A. N. Vasiliev[21]與 T. Burnus[23]文獻內有提到,
Eu2CoMnO6與 La2CoMnO6樣品內之鈷離子為+2 價,錳離子為+4 價 如圖 5-1、5-2 ,而從我們的光譜內亦得知 Re2CoMnO6樣品,其鈷離 子為+2 價,錳離子為+4 價與文獻內所述相同,如圖 5-3、5-4。而當
50
我們利用 Sr 取代一半的 Pr 合成 PrSrCoMnO6-δ樣品後進行吸收光譜量 測,可以發現在此樣品內鈷、錳離子並無溫度效應如圖,但鈷離子光 譜形]狀已大為改變,如圖 5-3。從 C. F. Chang[24]文內得知,Co+3離 子與 Co+2離子共存時的光譜形狀,與高自旋態的 Co+3離子形狀相似,
但依然可以從低能量處肩膀的能量位置與其主峰能量位置來作區別 如圖 5-5。為了比較 PrSrCoMnO6-δ樣品其鈷離子的價數與自旋態,我 們利用 Re2CoMnO6 (Co+2)、 EuCoO3 (Co+3-LS)、 Li3Co2SbO6 (Co+3 LS-Co+2 charge ordring)等樣品來做對照如圖 5-3,發現 PrSrCoMnO6-δ
樣品內鈷離子應為高自旋態且為+3 價。反觀錳離子如圖 5-4 ,可以 發現錳離子皆為+4 價,且形狀上皆無太大改變。
從 Co K-edge 亦可觀察到 PrSrCoMnO6-δ樣品與 EuCoO3樣品光譜 極為相似如圖 5-6,判斷鈷離子價數為+3 價,與 L-edge 數據吻合。
若為 Co+2-Co+3離子之 charge ordering 數據,應該與 Li3Co2SbO6數據 相似,其吸收邊緣能量位置與 Co+2 離子樣品相似,但主峰能量位置 與 Co+3離子樣品相近。
從 Mn K-edge 光譜可以發現,Re2CoMnO6與 PrSrCoMnO6-δ樣品 皆為 Mn+4離子如圖 5-7,但其光譜吸收邊緣有些許差異,且 Mn L-edge 光譜有同樣情形如圖 5-4,是否與欄系元素其離子半徑有關,尚是個 值得探討的問題。
51
由 以 上 結 果 得 知 , 在 O K-edge 光 譜 中 , 應 該 可 以 發 現 PrSrCoMnO6-δ樣品中 Mn+4/Co+3離子之貢獻。故借由 EuCoO3(Co+3)、
CaMnO3(Mn+4)、LaMnO3(Mn+3)樣品之 O K-edge 與本實驗數據比較,
發現能量位置於 527.5 eV 到 528.5 eV 是來自 Mn+4與 O 混成的貢獻,
如圖 5-8,而能量位置 528.5 eV 到 530.5 eV 為 Co+3與 O 混成所貢獻。
在 O. Toulemonde[25]文內提到,LaCoO3樣品內 Co+3離子若由低自旋 態轉變為高自旋態,其 peak b 的肩膀會逐漸消失,且 peak a 的強度 會逐漸降低,進而產生 peak c。雖然我們的樣品其 peak c 與 Mn+4與 O 所產生的貢獻重疊,但仍然可以觀察到 peak b 的消失與 peak a 強 度的減少,此結果亦與 L-edge 光譜推論吻合。
綜合以上各光譜結果,Re2CoMnO6樣品從光譜結果確定其鈷離子 為+2 價錳離子為+4 價與文獻內所述相同。有趣的是 PrSrCoMnO6-δ
樣品因為 Sr 的摻雜導致鈷離子價數轉變為+3 價,並且為高自旋態,
而錳離子則維持為+4 價;另外當 Re 不同時,XANES 光譜實驗結果 皆有些微差異,此差異也許來到於 Re 的離子半徑大小不同而導致結 構上之扭曲,但此變化是否與 Re 的離子半徑大小順序一致需更多不 同 Re 的取代加以證明之。
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(a)
(b)
圖 5-1 (a)EuCo0.5Mn0.5O3 Co L-edge 吸收光譜。(b) EuCo0.5Mn0.5O3 Mn
L-edge 吸收光譜。[21]
(a) (b)
圖 5-2 (a)LaCo0.5Mn0.5O3 Co L-edge 吸收光譜。(b) LaCo0.5Mn0.5O3 Mn
L-edge 吸收光譜。[23]
53
圖 5-3 室溫下 Re2CoMnO6與 PrSrCoMnO6-δ與標準樣品之 Co L-edge 與 Mn L-edge 之 XANES 光譜比較。
775 780 785 790 795 800
Li
3Co
Co-L
2,3XAS spectra
To ta l El ec tro n Yie ld (arb . u n it s)
Co-L 2
54
635 640 645 650 655 660
PrSrCoMnO
6La
2CoMnO
6
Room Temperature Mn-L 3
Mn-L 2
Mn-L
2,3XAS spectra
To ta l El ec tro n Yie ld (arb . u n it s)
Pr2CoMnO
6Eu
2CoMnO
6MnO(Mn
2+) Mn
2O
3
(Mn
3+)
photon energy (eV)
MnO
2(Mn
4+)
圖 5-4 室溫下 Re2CoMnO6與 PrSrCoMnO6-δ與標準樣品 Mn L-edge 之 XANES 光譜比較
55
7710 7720 7730 7740
0.0
N o rma lize d Abso rp ti o n (a rb . u n it s)
Photon Energy (eV)
Co K-edge , Transmission mode , Temp.=300 K
圖 5-5 (a)La1.5Sr0.5CoO4(b)LS-EuCoO3+HS-CoO、(c)HS-Sr2CoO3Cl+HS-CoO、(d) HS-Sr2CoO3Cl、(d) LS-EuCoO3、(f)HS-CoO 之 Co L-edge 光譜比較。[24]
圖 5-6 Re2CoMnO6與 PrSrCoMnO6-δ與標準樣品之 Co K-edge XANES 光譜比較。
56
6535 6540 6545 6550 6555 6560 6565 6570
0.0
Mn K-edge Room Temperature
Energy (eV)
N o rma lize d Abso rp ti o n (a rb . u n it s)
527 528 529 530 531 532 533
0.0
No rm a lize d Abso rpt io n (a rb. un its)
O K-edge
57