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研究生： 張皓淳
論文名稱： 鐵超薄膜在白金(111)面的相轉變與曝氧研究
指導教授： 蔡志申
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 物理學系
Department of Physics
論文出版年： 2009
畢業學年度： 97
語文別： 中文
論文頁數： 153
中文關鍵詞： 鐵超薄膜 、相轉變 、曝氧 、氧化鐵
論文種類： 學術論文
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    • 我們利用歐傑電子能譜（Auger Electron Spectroscopy， AES）、低能量電子繞射儀（Low-Energy Electron Diffraction， LEED）與紫外光電子能譜（Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy， UPS）來探討鐵薄膜在白金(111)面上的相轉變與曝氧前後的結構與成分變化。由I-V LEED觀察在室溫下鐵薄膜在白金(111)的結構可以發現有相轉變的現象，1 ML以下鐵薄膜傾向面心結構【FCC（111）】，1 ML以上鐵薄膜傾向體心結構【BCC（110）】。藉由歐傑電子能譜可以發現，由於相轉變的緣故，鐵薄膜在1 ML時，其單位曝氧量的吸附氧量最小，超過1 ML之後，隨著厚度增加，單位曝氧量的吸附氧量也跟著增加；而在1 ML以下時，由於白金的催化效果，所以隨著厚度減少，單位曝氧量的吸附氧量也跟著增加；此外我們觀察經飽和曝氧後的鐵薄膜的升溫實驗可以發現，鐵薄膜表層已與氧原子化合成穩定的氧化鐵，不隨著溫度升高而改變，且在高溫時，鉑原子會往表層擴散；最後我們觀察氧化鐵的型態可以發現，在1 ML時氧化鐵趨於FeO的型態，但隨著厚度增加，其氧化鐵的形態會偏向Fe2O3。

    第一章 緒論………………………………………………………………………1 1-1 概論……………………………………………………………………1 1-2 薄膜成長模式………………………………………………………2 1-3 鐵與鉑…………………………………………………………………5 第二章 儀器設備與其工作原理…………………………………………………9 2-1儀器總論…………………………………………………………………9 2-2真空的維持與樣品清潔………………………………………………11 2-2-1 真空的定義……………………………………………11 2-2-2 離子濺射清潔樣品………………………………………16 2-2-3 熱退火與樣品升降溫系統………………………………18 2-2-4 樣品蒸鍍裝置……………………………………………19 2-2-5 抽氣系統…………………………………………………20 2-2-6 壓力到達超高真空的程序………………………………22 2-3 分析儀器：歐傑電子能譜……………………………………………24 2-3-1 歐傑電子能譜……………………………………………24 2-3-2 同心半球形能譜分析儀…………………………………27 2-3-3 歐傑電子能譜的分析……………………………………31 2-3-4 歐傑電子能譜的應用……………………………………32 2-4 分析儀器：低能量電子繞射儀……………………………………38 2-4-1 表面晶格表示法……………………………………………38 2-4-2反商晶格與電子繞射………………………………………40 2-4-3 低能量電子繞射的工作方式………………………………43 2-4-4 低能量電子繞射儀所傳達的表面訊息……………………45 2-4-5 I-V LEED…………………………………………………48 2-5 分析儀器：紫外光電子能譜…………………………………………51 2-5-1 由光電效應到紫外光電子能譜……………………………51 2-5-2 紫外光源的產生……………………………………………53 第三章 實驗結果與討論…………………………………………………………55 3-1 鐵鍍源的刻度………………………………………………………55 3-1 鐵薄膜在白金上的向轉變探討……………………………………58 3-2-1 X ML Fe/ Pt I-V LEED……………………………58 3-2-2 鐵薄膜相轉變分析..........................67 3-3 鐵薄膜曝氧分析……………………………………………………71 3-3-1 2 ML Fe/Pt的曝氧量分析...................72 3-3-2 不同厚度的鐵薄膜的曝氧量測量................79 3-3-3 X ML Fe/Pt的曝氧量分析..................89 3-4 O/ X ML Fe/Pt 系統熱退火效應.................94 3-4-1 O/ 1 ML Fe/Pt 系統熱退火效應...........94 3-4-2 O/ 2 ML Fe/Pt 系統熱退火效應..........109 3-4-3 O/ 3 ML Fe/Pt 系統熱退火效應..........119 3-4-4 氧化鐵的化合型態....................126 第四章 結論……………………………………………………………………135 參考資料………………………………………………………………………137

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