第一章 簡介
1.4 相關文獻
1.4.1 氯化碘分子在矽(111) – 7 × 7 面上的吸附行為
Kummel 等人，利用超聲波分子束(monoenergetic supersonic molecular beams) 載裝氯化碘分子，在室溫下成長氯化碘分子於矽(111) – 7 × 7 表面上[7]。利用掃描 7 × 7 表面之最上層原子(adatom)的活性鍵(dangling bonds)，為圖 1.4.1(a)中黑色鍵 頭所指暗點，其餘則是尚未與吸附物鍵結的矽(111) – 7 × 7 最上層原子(adatom)之
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1.1 式。
圖 1.4.1 圖(a)為氯化碘/矽(111) – 7 × 7 0.028 ML 之 STM 影像圖。圖中 S 表示單一 個吸附物原子，D 為鄰近的兩個吸附原子，但無法由此影像分辨原子種類。掃圖 時樣品偏壓為+2 V，穿隧電流為 0.48 nA，氯化碘分子入射的能量為 1.2 eV。圖(b) 為計數 STM 影像中原子數量與模擬結果比較圖。圖(c)表示了: 氯化碘分子覆蓋率 為 0.051 ML 時，選擇式吸附(82 %)為主要的吸附模式。
圖 1.4.2 左圖: 氯化碘分子最高占據分子軌域(HOMO)。右圖: 氯化碘分子價電 殼層(Valence shell)之電子雲密度。
�I − Cl(g) + 2Si → Si − I + Si − Cl ∆E = −5.59eV I − Cl(g) + Si → Si − Cl + I(g) ∆E = −2.55eV
I − Cl(g) + Si → Si − I + Cl(g) ∆E = −0.86eV (1.1) 圖 1.4.3 裂解式與選擇性吸附後所釋放的能量。
(a) (b)
(c)
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1.4.2 溴化碘分子在矽(111) – 7 × 7 面上的吸附行為
同樣 Kummel 的團隊，在室溫下，使用超聲波分子束(monoenergetic supersonic molecular beams)載裝溴化碘分子，使成長於矽(111) – 7 × 7 表面上。利用掃描穿隧 據分子軌域(HOMO)均可與表面矽原子之半滿懸空鍵(Dangling bonds)反應，同時 存 在著溴原子與矽原子半滿懸空鍵鍵結，Si…Br…I(s)；或是碘原子與矽原子半滿懸
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圖 1.4.4 溴化碘分子在矽(111)面上的 STM 影像圖。圖中 S 表示單一個吸附物原子，
D 為鄰近的兩個吸附原子，但無法由此影像分辨原子種類。掃圖時樣品偏壓為+0.8 V，穿隧電流為 0.48 nA，氯化碘分子入射的能量為 0.82 eV。
(a) (b) (c)
圖 1.4.5 圖(a)為溴化碘分子之最高占據分子軌域(HOMO)。圖(b)表示價電殼層之電 子雲分佈。圖(c)為當溴化碘分子接近矽原子時，幾乎對稱的 HOMO 平均地分佈於 溴原子或碘原子上，因此溴或碘原子與矽原子半滿懸空鍵鍵結之機率參半。
圖 1.4.6 溴化碘分子在矽(111)面上所有可能的吸附模式。
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1.4.4 氯化氫分子在矽(100) – 2 × 1 面上的吸附行為
在 Lin 的實驗室，使用掃描穿隧顯微鏡，從事相異原子所構成之雙原子分子 – 氯化氫於矽(100)表面的吸附研究[11]。他們發現氯化氫分子吸附於矽(100)表面時，
裂 解 式 吸 附 (Dissociative adsorption) 為 主 要 傾 向 ， 但 亦 存 在 氫 選 擇 性 吸 附 (H-selective abstractive adsorption)。同時發現氯化氫分子在低溫下和室溫皆存在氫 原子、氯原子交錯排列的區域；室溫時，以氫、氯形成 z 字形排列為主，隨著溫 度下降，110K 時，氫、氯交錯之有序排列擴大，由 STM 影像可以觀察到氫、氯 形成 c (2 × 2)的有序區域，散佈在樣品表面上，如圖 1.4.7 所示。考慮氯或氫原子 吸附時與表面上已吸附物之間的交互作用(Segment-adsormate interaction)，計算得 之: 氯原子與氯原子交錯吸附時，能量小於吸附於同一對矽雙原子單體上之能量，
因此，可合理地解釋氯原子在雙原子單體上傾向交錯吸附。
圖 1.4.7 低溫下，1 ML 氯化氫分子吸附於矽(100)表面上。圖上亮點為氯原子，暗 點為氫原子，可見氯原子形成之 c (2×2) 區域散佈於表面上。
11 (4) 超高真空(Ultra-high vacuum)，真空壓力範圍自 10
torr稱之。 chamber)和傳動真空腔(Transport chamber)，如圖 2.1.1 所示。樣品製備與實驗 皆在主真空腔，傳動真空腔則是用來運送樣品與探針進出主真空腔與外界。利 用真空幫浦抽氣使真空腔體達超高真空，壓力最好可至 1.2 × 10-10 torr。
(2) 離子真空計(Ion gauge): 用來量測真空腔的氣壓，量測範圍為 10-1 - 10-12
利用熱燈絲所產生的電子，經過電場加速，撞擊氣體分子使之離子化。計算這 torr。