過渡金屬氧化物之光譜性質研究

  金屬氧化物,尤其是過渡金屬氧化物,多年來,一直是科學界所重視的課題之一。它不僅在基礎物理學的發展上有深遠的影響,對應用科技的發展也有極重要的貢獻。明確的金屬氧化物之應用案例有許多,較為熟知的如:高能實驗所需之探測器的光電元件;特定化學品的催化劑,高頻,壓電元件,二次鋰離子電池的電極等。從基礎固態物理的發展而言,早於50年代,經由過渡金屬氧化物的研究,即已建立電子強關聯作用的概念。然而,由於科學技術,無論是實驗或理論,都未能對此問題提供進一步進展所需的資訊。直到70年代開始,一連串的突破性發展:70年代的電子侷域化課題;80年代的高溫超導;及90年代的龐磁阻現象等問題,使學界對過渡金屬氧化物建立全新的認知。反過來也對整個固態物理的發展產生巨大的衝擊。

  最近,在過渡金屬氧化物的研究有許多突破性的結果,例如日本國家材料科學院的Kazunori Takada發現在層狀CoO2中填入鈉離子與水分子可以產生超導性,是一個令人驚喜的意外,引起科學界許多的注意。所以藉由對過渡金屬氧化物的研究與理解,必能開啟對其他類似材料更深入的認識,進而設計出不同的新材料。

  我們本著過去數年來對氧化物研究的經驗與成績,針對新穎過渡金屬氧化物,包括:高溫超導銅氧化物、龐磁阻與電荷有序排列錳氧化物、熱電與超導鈉鈷氧化物、磁性釕系或銥系氧化物、及氧化還原鋰系氧化物,利用光譜實驗技術(包括:遠紅外光、中紅外光、近紅外光、可見光、紫外光區頻率的反射及透射光譜、雷射拉曼散射光譜、連續波長柯爾磁光效應光譜)來測量這些系統隨著頻率及溫度變化的光譜性質。藉由探討其光譜特性,並與其他物性量測相結合,而對強關聯電子系統中複雜相變的物理機制有更進一步之瞭解。

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