經過化學退火(chemical annealing)，當背景值達到穩定後再進行。圖 (4-1-1-1)是起始電位為-200 毫伏向負電位方向掃描，首先是將範圍設於 -200～-250 毫伏，而後再將範圍設於-200～-300 毫伏，以-50 毫伏為單 位，依次向更負的方向掃描，直到範圍為-200～-650 毫伏。由於往更負 電位方向掃描的 CV 圖若放置在同一張圖片中會難以辨別，故將-200～
-700 毫伏至-200～-1100 毫伏的結果展示於圖 (4-1-1-2)。
由圖(4-1-1-1)之結果，發現在電位-200 至-250 毫伏處，當往正電位 方向掃描可見一峰值，而此峰與其他團隊之研究結果相比較，可知為銅 當經多次由-200 毫伏至-900 毫伏掃描，可發現在銅(100)之表面上有明 顯的氣泡產生。
圖(4-1-1-1) 1 mM HCl 水溶液中 Cu(100)之 step by step CV 圖
圖(4-1-1-2) 1 mM HCl 水溶液中 Cu(100)之 step by step CV 圖
本研究主要的目的是探討在銅(100)上電鍍鈷，而後放入紫精酸分子，
探討紫精酸分子對薄膜磁性之影響，而此項比較研究，最基本的就是必 須先瞭解銅(100)在鹽酸水溶液中之表現，而後才能進行各項比較研究，
故在研究的一開始，除了著重於循環伏安法之探測外，也必須建立銅 (100)於 1 mM 鹽酸中之表面型態，爾後才能以比較的方式瞭解，若增加 了新的離子或是分子於水溶液當中，對銅(100)表面型態之影響為何。
將銅(100)置於 1 mM HCl 中，經化學退火後，在未到達氯離子退吸 附的電位之前，銅表面之臺階邊緣會呈現 90 度直角狀如圖(4-1-1-3)，此 項研究已被證實。當銅放置於酸性溶液中不易氧化，除此之外，將銅放 置於酸性且含有氯離子的溶液中，氯離子將發揮修飾表面的功用。研究 發現當氯離子在吸附在銅上，在某些臺階邊緣處的銅會被溶解，之後再 吸附在表面他處。原因是當銅接觸到兩個氯離子時，氯的鍵結會使得銅 與銅之間的鍵結能力減弱形成CuCl2−，當CuCl2−遇到有四個銅為基底的一 個表面缺陷時，則可與銅鍵結，重新吸附在表面之上，故氯的吸附具有 修飾銅表面的功能，使得表面更加平整，臺接邊緣接近筆直且平行的，
顯示銅與氯離子交互作用所展現修飾銅表面的結果[16][17]。
圖(4-1-1-3) 1 mM HCl 水溶液中 Cu(100)之表面型態與高度分析 (a)於-400 mV 之銅(100)表面型態(b) 於-400 mV 之銅(100)高度分析
areas: 107.6 × 107.6 nm2; Ework:-400 mV →; UBias: 55 mV; It: 3.6 nA
4-1-2 Cu(100)在 0.1 mM V-(C5COOH)2 + 1 mM HCl 水溶液中之表現 進行銅(100) 於 0.1mM V-(C5COOH)2+ 1 mM HCl 水溶液之循環伏 安法前，需先將樣品製備好之後放入電鍍槽內，而後使用 1 mM HCl 水 溶液進行電化退火，待背景值達到穩定且氯離子已將銅表面修飾至平整 後，再將 0.1 mM V-(C5COOH)2水溶液 0.02 毫升滴入 1 mM HCl 水溶液 中，再進行 step by step 之實驗。由於 V-(C5COOH)2將會吸附於氯離子 上方能形成有序結構，故在實驗前須特別注意化學退火之進行。
step by step 之實驗的起始電位設定為-200 毫伏，以每增加 50 毫伏 作為間隔往負電位方向掃描，並將掃描範圍依次增加，圖(4-1-2-1)與圖 (4-1-2-2)均為實驗之結果，分為兩張圖則是可以使實驗結果之展現更為 清晰。值得注意的是，並不是-200 至-250 毫伏只跑一次，之後就換為-200 至-300 毫伏，而是當掃描範圍為-200 至-250 毫伏之間之電流值趨於穩定 之後，才進行下一個區間的掃描，最後將各個區間的穩定圖譜取出，作 圖如圖(4-1-2-1)與圖(4-1-2-2)。
由圖(4-1-2-1)可看出向負電位方向掃描於-430 毫伏處有一峰值出現，
其對應的成對峰之峰值約於-320 毫伏處，因為可看到當向負電位方向掃 描的電位越靠近-400 毫伏，向正電位方向掃描之-320 毫伏處之電流也隨 之增加，故可推測兩者是成對峰(如圖(4-1-2-1)中朱紅色與粉紅色標示的 部分)。隨著電位不斷的往負方向移動，在電位-490 毫伏處有另一峰值 出現，由圖中亦可觀察到當下一個循環之電位稍往負方向移動，在向正 電位方向掃描時-470 毫伏處的峰值亦明顯增加，故可推測兩者為成對峰 (如圖(4-1-2-1)中深綠色與淺綠色部分)。
圖(4-1-2-1) 0.1mM V-(C5COOH)2+1 mM HCl 水溶液中 Cu(100)之
step by step CV 圖
辨別出上述兩對成對峰之後，隨著電位再往負方向增加，當往負方 向電位掃描至-630 毫伏時又出現一峰值，觀測循環伏安法過程，發現於 正電位方向掃描至-530 毫伏處亦有一峰值產生，此兩者為成對峰(如圖 中藍色與淺藍色部分所示)。將電位持續向負方向移動，當電位達到負 -800 毫伏處，又有一峰值出現，發現當電位由負往正電位方向掃描時，
到 -700 毫伏亦有一峰值出現，推測此兩者亦為成對峰(如圖中紫色與淡 紫色處)。最後再電位到達-900 毫伏之後，如同銅(100)於 1 mM HCl 水 溶液中有一無成對之峰，此為氫氣產生。
圖(4-1-2-2) 0.1mM V-(C5COOH)2+1 mM HCl 水溶液中 Cu(100)之 step by step CV 圖
此四成對峰所代表的意義，可參考文獻而得且若於相似的電位下，
參考文獻為 0.1mM V-(C7COOH)2與 10 mM 之 HCl 混合液中觀測到條紋 狀，於本實驗系統中(滴加 0.1mM V-(C5COOH)2於 1 mM 之 HCl 中)，
亦可觀察到相似的條紋狀。雖然參考文獻中所研究的紫精酸分子為
的峰值，參考文獻之數據結果如圖(4-1-2-3)與圖(4-1-2-4)所示。由-200 毫伏至-950 毫伏過程中之對應峰值分別為:由點狀結構與亞穩態結構間 之相變化、由亞穩態結構與條紋狀結構間之相變化、條紋狀結構與緊密 條紋狀結構間之相變化、氯退吸附與吸附以及氫氣產生。
圖(4-1-2-3) 0.1mM V-(C7COOH)2+1 mM HCl 水溶液中 Cu(100)之 step by step CV 圖[9]
圖(4-1-2-4) 0.1mM V-(C7COOH)2 +1 mM HCl 水溶液中 Cu(100)之 CV 圖[9]
若欲進行以掃描穿隧顯微鏡觀測表面型態，則實驗前需將樣品依標 準流程製備後，先在電鍍槽內引入 1 mM HCl，設定循環伏安法之掃描 範圍由-200 毫伏至-600 毫伏，使得 1 mM HCl 在銅(100)得以進行電化退 火，讓銅(100)表面可更加平整，臺階邊緣可呈現 90 度。當經電化退火 後可利用掃描穿隧顯微鏡觀測銅(100)之表面是否平整，若表面狀態良好，
此時可以將 0.02 毫升之 0.1mM V-(C5COOH)2注入電鍍槽內，並且再設 定循環伏安法的掃描範圍-200 毫伏至-900 毫伏，並運行幾圈，令溶液中 離子可以均勻分佈。最後即可將掃描穿隧顯微鏡再度去耦，並觀測紫精 酸於表面的分佈情形。
將紫精酸放入銅(100)表面時，當電位為-797 毫伏時進行表面型態之 探測，情況如圖(4-1-2-5)所示，(a)部分為尚未用軟體修飾過的圖形，(b) 為以軟體修飾過的圖形，從圖上來看，可看到在銅(100)之表面不似在 1 mM HCl 水溶液中那麼平整，在表面上出現了一條一條的結構，而這些 結構有平行的線狀，也有垂直互相交錯的線段狀。在這些結構中彼此排 列緊密。而這些線段的組成其實就是一個個紫精酸分子，藉由Π 鍵間之 作用而排列成條狀結構。而此研究於 Wandelt 團隊於 2010 年做了詳細 的研究，其研究內容為 10mM HCl+ 0.1mM V-(C7COOH)2在銅(100)表面 上之電荷轉移，而在電位與-797 毫伏(vs. Ag/AgCl)電位相近處之結構亦 為條狀結構，如圖(4-1-2-6)所示[9]。並且由圖(4-1-2-6)(a)部分可看出條狀 結構其實是由紫精酸分子之吡啶部分互相吸引所形成的有規則結構。以 此也可證明相似的紫精酸分子所對應的循環伏安法結果以及表面型態 是類似的。
圖(4-1-2-5) 0.02 ml 0.1mM V-(C5COOH)2+1 mM HCl 水溶液中 Cu(100)之表面型態
(a)原始數據(b)經軟體修飾後之影像
areas: 122.92 ×122.92 nm2; Ework:-797 mV ←; UBias:479 mV; It: 3.0 nA
圖(4-1-2-6) 0.1mM V-(C7COOH)2+10 mM HCl 水溶液中 Cu(100)之表面型態[9]
4-1-3 Cu(100)在 0.1 mM V-(C5COOH)2+ 1 mM HCl 水溶液中 V-(C5COOH)2在表面的排列方式隨電位改變方式不同的情形
本小節之中，探討以不同的電位改變方式(往負方向或是往正方向) 對 V-(C5COOH)2在銅(100)表面上排列型態會有何影響。
Cu(100)在 1mM V-(C5COOH)2 + 1 mM HCl 水溶液中電位向負方向變化時 之表面型態
為了更詳細的瞭解紫精酸在表面上排列情形隨電位之變化，將結構 持續放大(掃描面積縮小)，且試著將電位改變，觀測表面紫精酸排列情 形。首先，在循環伏安法運作過程中，將電位停於由較正的電位往較負 的電位運行(負電位方向掃描)之-741 毫伏處，如圖(4-1-3-1)所示。可以 看到表面是由許許多多小線段狀的結節排列而成，而小線段有相互平行 的形成一小區域，而在此小區域旁邊可能會出現，與此區域排列方向轉 90 度的對稱結構，如圖中圓圈處。
圖(4-1-3-1) 滴加 0.02 ml 0.1mM V-(C5COOH)2 於 1 mM HCl 水溶液 中 Cu(100)之表面型態
areas: 107.55 ×107.55 nm2; Ework:-741 mV ←; UBias:479 mV; It: 3.0 nA
將電位往負方向移動至-769 毫伏，發現表面上的結構有些被破壞，
傾向另一種結構，而若要形成另一種結構，則需排列成條狀的紫精酸先 溶於水中而後再度吸附才能形成。
將電位降至-789 毫伏時，可發現表面上紫精酸所排列的結構為互相 平行的線狀，如圖(4-1-3-3)所示。而在持續將掃描面積縮小(圖形放大，
增加解析度)，可看到線狀結構持續被放大，代表此為結構而非雜訊，
且其排列方式為大量的線段狀結構之緊密排列，如圖(4-1-3-4)與圖 (4-1-3-5)所示。
圖(4-1-3-2) 0.02 ml 0.1mM V-(C5COOH)2+1 mM HCl 水溶液中 Cu(100)之表面型態
areas: 61.5×61.5 nm2; Ework:-769 mV ←; UBias:479 mV; It: 3.0 nA
圖(4-1-3-3) 0.02 ml 0.1mM V-(C5COOH)2+1 mM HCl 水溶液中 Cu(100)之表面型態
areas: 76.8×76.8 nm2; Ework:-789 mV ←; UBias:479 mV; It: 3.0 nA
圖(4-1-3-4) 0.02 ml 0.1mM V-(C5COOH)2+1 mM HCl 水溶液中 Cu(100)之表面型態
areas: 46.1×46.1 nm2; Ework:-789 mV ←; UBias:479 mV; It: 3.0 nA
圖(4-1-3-5) 0.02 ml 0.1mM V-(C5COOH)2+1 mM HCl 水溶液中 Cu(100)之表面型態
areas: 30.73×30.73 nm2; Ework:-774 mV ←; UBias:479 mV; It: 3.0 nA
Cu(100)在 1mM V-(C5COOH)2 + 1 mM HCl 水溶液中電位向正方向變化時 之表面型態
研究了由較正的電位往較負的電位掃描，稱之為負電位方向掃描，
而在本段落中欲研究的就是從較負的電位出發往較正的電位移動之正 電位方向掃描，對於紫精酸分子吸附在表面上的情況是否有所不同？
基本上要進行本段落之實驗的操作與上個段落相同，故不再贅述，
值得注意的部分是本段落所掃描時的電位，都是由較負的電位往較正的 電位變化，稱為正電位方向掃描。
將 V-(C5COOH)2放入水溶液中，在正電位方向掃描過程中把電位停 於-891 毫伏處，可看到表面型態如圖(4-1-3-6)所示，在表面上有許多條 狀的結構，但是分佈雜亂的佈滿於表面上。
圖(4-1-3-6) 滴加 0.02 ml 0.1mM V-(C5COOH)2 於 1 mM HCl 水溶液 中 Cu(100)之表面型態
areas: 188.50 ×188.50 nm2; Ework:-891mV →; UBias:63mV; It: 2.5 nA
因表面太過雜亂，故想瞭解什麼變因可以使表面變為較為規律的排 列。首先進行一次掃描如圖(4-1-3-7)(a)部分，將電位停於-891 毫伏後，
停頓十分鐘進行第二次掃描，第二次掃描結果如圖(4-1-3-7)(b)部分，在 圖中挑選一處(圓圈處)來進行研究，將其長度量化，結果如圖(4-1-3-8)(a) 與(b)部分。由圖(4-1-3-8)看到同樣一個地方，紫精酸分子排列所形成的 結構會因為時間的停頓而略為增長，由原先的 8.91 奈米，經 10 分鐘後 變成 9.50 奈米，故在同一電位停頓時間，可以讓結構增長，但對整體表 面的一致性增加效果並不顯著。推測其原因為當紫精酸分子在表面形成
停頓十分鐘進行第二次掃描，第二次掃描結果如圖(4-1-3-7)(b)部分，在 圖中挑選一處(圓圈處)來進行研究，將其長度量化，結果如圖(4-1-3-8)(a) 與(b)部分。由圖(4-1-3-8)看到同樣一個地方，紫精酸分子排列所形成的 結構會因為時間的停頓而略為增長，由原先的 8.91 奈米，經 10 分鐘後 變成 9.50 奈米，故在同一電位停頓時間，可以讓結構增長，但對整體表 面的一致性增加效果並不顯著。推測其原因為當紫精酸分子在表面形成