室溫下蒸鍍 0.5ML 的鐵至銀/鍺(111)-√3×√3 表面

圖 5.5-2A 為在室溫時蒸鍍 0.5ML 鐵至銀/鍺(111)-√3×√3 表面後以 STM 掃 描所得到的影像。大量鐵原子遍佈於√3×√3 的基底上，且原子團的平均大 小較室溫下蒸鍍鐵至鍺基底時的原子團小（圖 A 和 D 對比）。此外於室溫時 即發現有不規則狀的平台島，其高度大約 1～2nm；推測其成分為銀，為鐵 蒸鍍上去後所擠出的銀所聚合而成的島，留待後面的小節再繼續討論。

圖 5.5-2 室溫下蒸鍍 0.5ML 鐵至銀鍺基底

A: 剛蒸鍍時表面原子團形貌 +1.5V (60×60 nm²) B: 基底放大圖,可見√3×√3 +1.5V (20×20 nm²) C: 不規則狀的平台島 +1.0V (80×80 nm²) D: 室溫時的 0.6ML 鐵鍺系統 +1.0V (30×30 nm²)

A B

C

D

5.5.2 加熱退火至 400K

圖 5.5-3 為將樣品加熱半小時後退火至 400K 後所得的 STM 影像。隨著 加熱退火溫度的提升，在表面上出現了銀/鍺√3×√3 基底和新的週期性基底 2√3×2√3，經過測量其略高於√3×√3 基底 40pm 左右，推測可能是奈米尺度 下的鐵與銀/鍺√3×√3 基底發生化合所形成。此溫度下也能見到不規則的平 台島出現於表面上。

圖 5.5-3 鐵銀鍺系統加熱退火至 400K

A: 表面上的原子團稍微聚集 +0.6V (60×60 nm²) B: 新出現的 2√3×2√3 重構 -+0.6V (20×20 nm²) C: 副偏壓下 2√3×2√3 重構 --0.6V .(20×20 nm²) D: 表面上的平台島 +0.2V (300×300 nm²)

A

C B

D

5.5.3 加熱退火至 500K

圖 5.5-4 為樣品加熱退火至 500K 後所得的 STM 影像。發現基底又重新 恢復成√3×√3 重構，此時基底上雖然沒有出現大量缺陷，但卻和 0.6ML 時 鐵鍺系統一樣，在表面上直接出現了破洞和台階邊緣蝕刻，顯示銀無法阻 止鍺被從基底中拉出來進行反應。而表面上除了稍為變得大顆的鐵鍺原子 以外，還有一些零散的小原子團（圖 5.5-5），其在正副偏壓下並無明顯差 異，推測應該是尚未聚合的原子，待溫度升高後便會在表面上移動以依附。

而在此加熱退火溫度下，巨型平台島又變得更為巨大（圖 5.5-6）。

圖 5.5-4 鐵銀鍺系統加熱退火至 500K

A: 表面上出現破洞 +1.0V (60×60 nm²) B: 基底重新恢復成√3×√3 +1.0V (20×20 nm²) C: 台階邊緣的蝕刻 +1.0V (120×120 nm²)

B

C

A

圖 5.5-5 A: 一般的原子團和零散的小原子團 +0.6V (30×30 nm²) .B: 如同正從台階邊緣蝕刻出來的小原子團 +1.0V (40×40 nm²)

圖 5.5-6 此溫度條件下變得更為巨大的平台島 A: +1.0V (120×120 nm²)

B: +1.0V .(300×300 nm²) C: 圖 A 綠線高度剖面圖

A B

C

A B

5.5.4 加熱退火至 570K

圖 5.5-7 為將樣品加熱退火至 570K 所得到的 STM 影像。基底部份依然 維持平整的√3×√3，僅有少量缺陷出現在基底上。鐵鍺合金原子團也逐漸成 長為屋頂形狀的島嶼和不規則形狀的 2×2 週期性結構島（紅圈所框處）。然 而並沒有發現之前那種大型平台島的存在。

圖 5.5-7 鐵銀鍺系統加熱退火至 570K

A: 表面上原子團成長為屋頂島和 2×2 島 +0.6V (60×60 nm²) B: 原子團放大影像圖 +0.6V (30×30 nm²) C: 台階依然呈現被蝕刻狀 +1.0V (180×180 nm²)

D: 圖 A 屋頂島綠線高度剖面圖 E: 圖 B 平台島藍線高度剖面圖

D E

A

C

B

5.5.5 加熱退火至 640K

圖 5.5-8 從將加熱退火溫度提昇至 640K 得到的 STM 影像，發現表面上 大部分的島都轉變為屋頂島，少部分的屋頂島長度較同加熱退火條件下的 鐵鍺系統中的長。2×2 結構的平台島則極少發現。依然也能觀察到銀/鍺 (√3×√3)基底上的破洞和台階邊緣的侵蝕。

圖 5.5-8 鐵銀鍺系統加熱退火至 640K

A: 屋頂島 +0.1V (60×60 nm²)

B: 此系統中已有較長的屋頂島出現 +0.6V (80×80 nm²) C: 大尺度下的表面形貌 +1.0V(200×200 nm²)

A

B

C

5.5.6 加熱退火至 740K

從將加熱退火溫度提高至 740K 後的 STM 影像圖 5.5-9 中，發現此溫度 下已經有部分的銀開始退吸附，使得一部分基底轉成銀較少的(4×4)重構 [50]。表面上的島嶼主要為巨型的屋頂島與平台島，及其他零散的原子團。

此時能夠觀察到的島嶼數量，較同加熱退火溫度下的鐵鍺系統來得少。

圖 5.5-9 表面上同時出現銀/鍺(√3×√3)和(4×4)重構

A: +1.0V (40×40 nm²) B: 微分圖 +0.6V (20×20 nm²)

Ag atom (√3×√3) unit cell 1^st Ge layer atom (4×4) unit cell 2^nd Ge layer atom

3^rd Ge layer atom

圖 5.5-10 Ag/Ge 基底上的(√3×√3)與(4×4)重構的結構圖[43]

.可以看出(4×4)重構是比較缺乏銀的

A B

圖 5.5-11 鐵銀鍺系統加熱退火至 740K

A: 平台島微分圖 +1.0V (120×120 nm²) B: 長條屋頂島 3D 圖 +0.6V (60×60 nm²) C&D: 大尺度下的台階與島嶼 +0.6V (300×300 nm²)

發現表面上的島嶼數量不多 +1.0V (300×300 nm²)

C D

A B

5.5.7 加熱退火至 840K

圖 5.5-12 為將加熱退火溫度再提高至 840K 後的 STM 影像。此時因為表 面上的銀已經退吸附，基底又重新恢復成 c(2×8)的排列。此時表面上殘存 的巨型的島嶼分為屋頂島、平台島，還觀察到了一種新的長形平台島。

圖 5.5-12 樣品加熱退火至 840K A: 基底 c(2×8) +1.0V (60×60 nm²) B: 長條屋頂島 .-1.0V (300×300 nm²) C: 平台&屋頂島 +1.0V (200×200 nm²) D: 長條平台島 +1.0V (120×120 nm²) E: 圖 A 綠線長條平台島高度剖面圖

E A

B

C

D

5.6 鐵在銀/鍺(111) - (√3×√3)表面上的形成的特殊結構分析