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研究生: 高執貴
論文名稱: 鈷原子團在 根號三乘根號三-銀/矽(111)面上聚集分布的研究
Condensation and distribution of Co cluster on root 3 by root 3-Ag/Si(111) surfaces
指導教授: 傅祖怡
Fu, Tsu-Yi
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 物理學系
Department of Physics
論文出版年: 2004
畢業學年度: 92
語文別: 中文
論文頁數: 110
中文關鍵詞: 掃描穿隧顯微儀
英文關鍵詞: Co, Si, Ag, STM, LEED
論文種類: 學術論文
相關次數: 點閱:281下載:20
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  • 本文是將鈷蒸鍍在 根號三乘根號三-銀/矽(111)面上,我們利用掃描穿隧顯微儀(STM)來研究鈷在銀所產生的根號三島上聚集與分布趨勢,在不同鍍量與不同溫度下,都出現了特別的現象。
    我們分別改蒸鍍了0.9、1.35、1.8、2.25 ML的鈷,發現鈷有往邊緣堆積與鏈狀排列的趨勢,原因是根號三島上有某些區域的電子密度與空域密度特別高而造成鈷聚集。
    接著改變不同的溫度,將蒸鍍1.8 ML的樣品加熱處理室溫~ 400 ℃,再降回室溫掃描。經加熱處理100 ℃後,鈷原子團邊緣堆積減少,而且整個根號三島上原子團也明顯變少,推測是鈷與銀相互交換造成。再加熱處理200 ~ 400℃,鈷原子團移動漸漸趨於平衡。
    我們在升溫的過程中也發現了一些比較特殊的結構,例如根號三島上有一些突起的島,計算其高度,約是鈷一個單層的高度,研判是鈷鑽入所造成的隆起。我們也發現一些規則排列的三角結構,計算其原子間距,研判不是單純鈷、銀或矽的堆積,由於鈷銀不會有化學反應,也不是鈷銀化合物的堆積,推論應該是鈷矽化合物所產生的堆積。

    The condensation and distribution of Co cluster on root 3 by root 3-Ag/Si(111) surfaces are studied in this thesis. Some special phenomena are observed by STM for depositing different Co coverage and annealing to different temperature.
    The four different coverage of Co on root 3 by root 3-Ag/Si(111) surfaces are 0.9ML、1.35ML、1.8ML and 2.25 ML. We find that Co clusters prefer to condense on the edges of root 3 islands and to arrange like a chain. The reason is that somewhere on root 3 islands has higher density of electron or vacancy state to attract Co cluster.
    Then we prepare 1.8ML Co/root 3 by root 3-Ag/Si(111) sample and anneal to five different temperatures, RT、100℃、200℃、300℃ and 400℃. After annealing to 100℃, Co clusters on the edges and on root 3 islands decrease. We infer that Co and Ag exchange after annealing to 100℃. We also find the movement of Co clusters tend to balance as temperature increasing.
    Other special features after annealing samples are found. For example, there are some bulges on root 3 island. After calculating the height of these bulges, we find the height is about 1ML Co, so infer that Co and Ag exchanged causes these islands rised. We also find some triangle arrangements which the distance between atoms is bigger than the lattice constants of Co、Ag and Si. And no composition exists between Co and Ag. So we infer these triangle arrangements are clusters of the Co-Si alloy.

    目 錄 第一章 緒論……………………………………………………………1 第二章 實驗原理……………………………………………………3 2.1 穿隧效應……………………………………………………………3 2.2 侷域電子態密度(LDOS)…………………………………………6 2.3 STM的成像方式……………………………………………………7 2.4 壓力對樣品表面與實驗結果的影響……………………………10 2.5 利用歐傑電子能譜儀(AES)訊號來計算鋪覆薄膜的層數……14 2.6 晶格(Lattice)與倒晶格(Reciprocal lattice) ……………21 第三章 實驗儀器…………………………………………………25 3.1 真空幫浦系統(Pump)…………………………………………25 (一) 旋轉式機械幫浦……………………………………………25 (二) 渦輪分子幫浦………………………………………………27 (三) 離子幫浦……………………………………………………28 (四) 鈦昇華幫浦…………………………………………………29 3.2 真空壓力計(gauge)…………………………………………31 (一) 派藍尼真空計………………………………………………31 (二) 離子真空計…………………………………………………32 3.3 殘氣分壓分析儀(RGA)…………………………………………34 3.4 離子槍濺射系統(Sputtering ion gun)………………………35 3.5 探針製作(Tip preparation)…………………………………37 3.6 蒸鍍系統…………………………………………………………39 (一) 簡易Coil鍍源……………………………………………39 (二) The Vacweld K-cell(Knudsen-cell)蒸鍍鎗…………40 (三) Omicron EFM3蒸鍍鎗……………………………………42 3.7 阻滯電場能量分析儀(RFA)……………………………………43 3.7.1 RFA-LEED…………………………………………………43 3.7.2 RFA-AES……………………………………………………46 3.8 掃描穿隧顯微儀 (STM)………………………………………48 第四章 實驗步驟…………………………………………………52 4.1實驗流程圖(Experimental processes)………………………52 4.2前置作業……………………………………………………………53 4.2.1探針的製備…………………………………………………53 4.2.2超高真空環境(Ultra-high Vacuum;UHV)………………54 4.3樣品選擇及基底的處理……………………………………………58 4.3.1 Si(111)-(7×7)DAS reconstruction……………………58 4.3.2 -Ag(1ML)/Si(111)-(7×7) reconstruction……………62 4.4 銀鍍源的刻度計算………………………………………………64 4.5蒸鍍…………………………………………………………………69 4.6表面儀器探測………………………………………………………69 第五章 實驗結果與分析…………………………………………70 5.1 基底………………………………………………………70 5.2 室溫下Co鍍量多寡對吸附在 -Ag/Si(111)表面的影響…73 5.2.1在室溫下,蒸鍍0.9 ML的Co………………………………75 5.2.2在室溫下,蒸鍍1.35 ML的Co……………………………76 5.2.3在室溫下,蒸鍍1.8 ML的Co………………………………77 5.2.4在室溫下,蒸鍍2.25 ML的Co……………………………78 5.3 在100 K下, 島隨偏壓的變化…………………………………80 5.4 室溫下,不同鍍量的LEED圖……………………………………88 5.5 不同溫度下,Co在Ag- 島上的變化……………………………91 5.5.1 其他現象一…………………………………………………97 5.5.2 其他現象二………………………………………………100 5.6 不同溫度下,Co 1.8ML / -Ag 1ML /Si(111)結構的LEED圖……………………………………………………102 第六章 實驗結論……………………………………………………104 第七章 參考資料……………………………………………………106 第八章 附錄…………………………………………………………110

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