鵭酸銫紅外遮蔽機制之研究
劉浩銓1*, 姜丞鴻1, 彭高德1, 邱裕煌1, 李建興1
1應用物理系, 國立屏東大學, 屏東市, Taiwan
* presenting author:Hao Chuan Liu, email:jaytony666@gmail.com
鵭酸銫在可見光波段具有穿透的能力,同時在紅外光波段也具有吸收的能力,因此在隔熱之材料上具有很好的潛力及應用,但目前紅外遮蔽之機制還尚待釐清。為了探討此機制,所以本研究試圖合成鵭酸銫之單晶,以了解其晶體結構,並進一步利用第一原理建構其能帶結構來探討紅外遮蔽之可能機制。

本實驗製程首先利用高溫固相法來製備鵭酸銫之粉末,在高溫還原的還境下合成出具有高純度的鵭酸銫粉末,以UV-Visible/NIR光譜儀分析其吸收光譜,得知本粉末對可見光波段具高穿透率,但對近紅外光波段卻具明顯之吸收。其次,再利用鹽熔法合成單晶,此過程是將鵭酸銫之合成粉末和助熔劑放置於石英玻璃管中,接著抽真空後密封形成小型的真空腔體,再放入高溫爐中加熱使反應物形成熔融的狀態,最後緩慢降至室溫使其析出而得到黑色柱狀之小單晶,並利用拉曼光譜儀可確認為鵭酸銫之晶體。

本研究利用四環單晶繞射儀收集其繞射數據,並進行對結構解析,發現其中一個氧原子的位置與文獻的粉末數據有所不同。將本結構數據以第一原理進行模擬計算,發現本研究的結構數據應無誤,並計算出鵭酸銫的能隙寬度、電子軌道與態密度分布,這些計算數據可以說明UV-Visible/NIR光譜分析的實驗結果。根據此能帶結構,顯示鵭酸銫之性質接近導體,因此若此粉晶達到奈米尺度時,有可能會出現表面電漿效應而反射部份的長波段的紅外光。此外,根據能帶和態密度的分析,可以初步推斷UV波段的顯著吸收峰是來自於氧原子的光學躍遷,而在紅外光波段的寬帶吸收則是來自於鎢原子的貢獻。進一步的確認尚需要實際計算其光學吸收譜,此部分的研究工作正在進行中。


Keywords: 鵭酸銫, 紅外遮蔽, 第一原理模擬