第四章 實驗數據與討論
4.4 比較鎳島在單一界面和複雜介面的討論
本實驗室過去已有研究鎳銀鍺系統和鎳鍺系統的實驗[10]，其內 文提到一些週期性的島，與本實驗發生的現象有相同和相異處，因此 在此節裡會一一做詳細的分析。
若是在鎳鍺單一介面的系統裡，總共會出現四種特殊結構的原子 島：3×3 島、2√7×2√7 島、7×7 島和六角形島；若是在鎳銀鍺單一介 面的系統裡，也就是基底只有銀/鍺(111)-(√3×√3)的情況下，總共 會有三種特殊結構的原子島：7×7 島、六角形島和長條狀島；本系統比 起前兩者皆為複雜，但在升溫的過程，同時發現到三種特殊結構的原 子島：7×7 島、六角形島和長條狀島。以下將上述所出現的島以表格方 式整理，如圖 4.4.1。
從圖 4.4.1 中，在鎳鍺系統和鎳銀鍺單一介面系統裡，存在相同 特殊結構的原子島，分別是 7×7 島和六角形島。單就鎳鍺系統，這兩 種島必然是鎳鍺合金所形成的島，換在鎳銀鍺單一介面系統裡，因為 我們知道銀不會對鍺和鎳有所反應，所以這兩種島也是鎳鍺合金所形 成的，形成的過程可能是鎳往下鑽或鍺往上跑，之後兩者形成鍵結。
由此可見，即使在複雜介面的系統裡，也會自然發生這兩種特殊 結構的原子島。不僅如此，在先前的研究中，出現這兩種島的溫度是 在 670K，與本實驗的升溫過程吻合。
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系統 鎳鍺 鎳銀鍺之單一介面 鎳銀鍺之複雜介面
3×3 島 (未發現) (未發現)
2√7×2√7 島 (未發現) (未發現)
長條狀的島 (未發現)
7×7 島
六角形島
圖 4.4.1 各種系統之特殊結構的原子島，圖片皆為 20×20nm2
接下來比較相異處。在圖 4.4.1 中，在鎳鍺系統裡，出現 3×3 島 和 2√7×2√7 島，在鎳銀鍺單一介面系統裡則沒有出現，這個原因可 以很簡單的推測是因為有銀的阻擋，使得鎳和鍺無法形成這兩種島。
但奇怪的是，在鎳銀鍺複雜介面系統裡，明明也有純鍺(111)-c(2×8) 的基底，為什麼不會有 3×3 島和 2√7×2√7 島？
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在這裡可能要推測銀除了本身有阻擋的效果，對於在鍺基底表面 的鎳原子和鍺原子產生某方面的影響力。在鎳鍺系統裡，這兩種島皆 可從 470K 至 570K 出現，比較鎳銀鍺複雜介面系統裡，如圖 4.4.2。
圖 4.4.2 出現鍺重構的區域
(A)(B)在 470K 時，半徑為 14nm 的圓內無週期性的原子島，70×70nm2，1.2V
在圖 4.4.2(A)，純鍺(111)-c(2×8)的基底周圍，即使有多處地方 被銀鍺重構面包圍著，但仍有平坦的 c(2×8)和散亂分佈的原子團，無 法找尋到有週期性的原子團。圖 4.4.2(B)，三角形內有大片鍺重構的 區域，在半徑 14nm 的圓中，可以清楚看到中心處是平坦的 c(2×8)和無 週期性的原子團，可見周圍銀原子的影響力能使鎳鍺無法形成週期性 的島。故銀原子的阻擋效果可長達 14nm，表示他有長距離的作用力，
使鎳鍺受到影響，如果沒有銀的情況(如鎳鍺系統)，鎳和鍺當然可以
14nm
(A) (B)
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長成 3×3 島和 2√7×2√7 島。
另外一個相異處為在鎳銀鍺系統裡有出現長條狀的島，而在鎳鍺 系統裡為什麼無法有長條狀的島？推測的原因為銀有阻擋鎳鍺合金向 下鑽的效果，簡述長條狀的島的特性，發現這些島只會出現在 670K 以 上的高溫，高度可以高達 1.5nm 至 2nm，長度可長達 8nm 至 10nm，如 圖 4.4.3，它們佔據的位置只能站在銀/鍺(111)-(√3×√3)。意謂著在 一個平穩的基底上，且包含銀原子的存在，可使鎳鍺合金無法向下成 長，只能向上成長。倘若沒有銀的存在，鎳就會往鍺基底裡面鑽，當 擴散在內部時，在外部自然不可能形成那麼大的島。
圖 4.4.3 不同系統的長條狀島的高度和寬度比較
(A)(B) 鎳銀鍺單一介面系統之長條狀島的分析，20×20nm2，-1.4V (C)(D) 鎳銀鍺複雜介面系統之長條狀島的分析，20×20nm2，-1.0V
nm nm
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