我們利用 A. Tanaka 所編寫之 XTLS 程式進行 Co L-edge XANES 光譜數據擬合如圖 5-9。首先從圖中發現,當我們利用 de Groot 所編 寫的 CTM4XAS 程式模擬出在 CoO6 octahedral 結構下高自旋態的 Co+3 離子,其光譜形狀與實驗數據有所差異。接著比對 M. Merz[25]
文內所模擬出的光譜,發現與我們的結果非常相似,因此推測應該是 由於開放版的 CTM4XAS 程式能修改的參數較少,在此例僅能利用 晶格場的大小來改變光譜形狀,無法擬合出與實驗數據類似的形狀。
所以我們利用 XTLS 程式模擬在 CoO6 octahedral 結構中 EuCoO3
樣品內 Co+3離子處在低自旋態(S=0)的數據,在實際值與擬合值整體 形狀特徵上非常相似,此外也從 Z. Hu[1]文內數據得知 EuCoO3樣品 內鈷離子為+3 價低自旋態,因此對此擬合結果是非常確定的。
接著我們比較 PrSrCoMnO6-δ樣品,綜合前述各 XANES 光譜結果,
PrSrCoMnO6-δ樣品內鈷離子應處在+3 價高自旋態,所以我們調整晶 格場與 exchange interactions 之間的比例,使其理論模擬數據之自旋 態轉變為高自旋態(S=2)。但此擬合數據,不論是 CoO6 octahedral 結 構或是 CoO5 pyramidal 結構都與實際量測值有些許差異。從實際數據 中,發現在 L3-edge 主峰低能量處有 P1 與 P2 兩段不同斜率之特徵,
但在擬合數據中都只有 A1 與 B1 單一特徵。因此我們比較 Co+2離子
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之 XANES 量測結果如圖 5-12,發現其 P1 與 P2 兩段特徵應為少許 Co+2離子貢獻所疊加而成,並非 Co+3 離子高自旋態本身所貢獻的形 狀。除此之外,在 P4 處也可發現實際值與擬合數據之不同。在比較 P4 能量位置後推論,實驗值其 P4 特徵有可能為 Co+3離子低自旋態 C3 之特徵。我們將 Co+3離子高自旋態擬合數據與 Co+3離子低自旋態 擬合數據作疊加,可觀察到在疊加後的數據產生 P4 特徵如圖 5-13,
其結果相較純為 CoO6 octahedral 結構 Co+3離子高自旋態或是 CoO5
pyramidal 結構 Co+3離子高自旋態與實際量測值擬合結果為佳。
從上述結果推測,因從實際量測值有觀察到有少許 Co+2離子貢獻,
所以樣品內應有少許的氧缺陷。而其 Co+2 離子貢獻極少,所產生之 氧缺陷隨之有限,因此在 Co K-edge XANES 光譜中並沒有發現 Co+2 離子之貢獻,推論樣品內部 Co+3離子應該還是處在 CoO6 octahedral 結構。並且由上述結果推論,樣品內部晶格場與 exchange interactions 之間的比例處在高低自旋態轉換之臨界值,再加上少許的氧缺陷,導 致樣品整體自旋態以高自旋態為主,而其少部分低自旋態之貢獻也隨 之出現在 P4 特徵。
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N o rma lize d Abso rp ti o n (a rb . u n it s)
Photon Energy (eV) PrSrCoMnO
6exp. data
HS in CoO
6by de Groot
60
776 778 780 782 784 786
PrSrCoMnO6-
CoO
Intensity (arb. units)
Photon Energy (eV)
圖 5-10 M Merz[25]文獻內鈷離子價數與自旋態之理論模擬與實驗數 據。
圖 5-11 為 PrSrCoMnO6-δ與 CoO2之 Co L-edge XAS 吸收光譜實驗數 據比較。
776 778 780 782 784 786
PrSrCoMnO
6-
CoO
N o rma lize d Abso rp ti o n (a rb . u n it s)
Photon Energy (eV)
61
777 778 779 780 781 782 783 784 785 786
LS in CoO
662