第一章 簡介
1.3 相關論文
1.3.1 氯化鈉在鍺(100)面上的初始成長
Glöckler 等人於 1996 年利用分子束磊晶的方式成長氯化鈉在鍺(100)面 上[2]，如圖 1.3.1.1(a)所示，根據圖 1.3.1.1(c)的探針顯示高度(3.8-2.0 Å)推測 其成長方式為雙－單一原子層(Double-single-layer)的模式成長，也就是一次 直接成長雙原子層結構，此時氯化鈉偶極矩以垂直基底表面的方式排列，
氯化鈉分子再接續平躺(Flat-lying)其上成為第三層。由於首雙原子層成長尚 未完全，第三層就接續其上，這證明了氯化鈉島嶼之間的作用力大於與基 板間的鍵結，成長過程歸類於Volmer-Weber 成長。圖 1.3.1.1(b)為雙原子層 氯化鈉的原子結構，其晶格常數量測約4 Å，極接近氯化鈉塊材氯－氯或鈉
－鈉離子的距離(約 3.98 Å)，此文推測凸點應該是鈉離子。除此之外，他們 也對得到的STM 影像提出一套看法：
(1) 鍺的佔據態最高值高於氯化鈉的佔據態最高值約 4.2 eV，所以氯化鈉佔 據態電子無法在所加的偏壓約 2.7 eV 內成為有效的穿隧電流來源。
(2) 穿隧電流最主要的來源是由鍺塊材或鍺(100)面的佔據態(Filled state)電 子穿透絕緣層及真空層所組成的穿遂能障(Tunneling barrier)而得到。
報導中也在台階附近做了探針顯示高度－位置曲線，證明在少量氯化鈉雙
1.3.2 氯化鈉在鋁(111)及鋁(100)面上的成長 附近氯離子相對於鈉離子的位置存在較大的佔據態密度(Density of occupied states)，因此推斷 STM 所得到的凸起影像是氯離子，而不是如論文[2]所說 的鈉離子。再者，由圖 1.3.2.1(b)的探針顯示高度－位置曲線得知，雙原子 層氯化鈉方格內的亮暗落差(Corrugation)會大於單一原子層氯化鈉方格內 的亮暗落差。最後，由於氯化鈉成長愈多層，在能帶間距(Band gap)中的狀 態密度(Density of state)會減少，因此，使得單一原子層氯化鈉的探針顯示 高度遞減，如圖1.3.2.1(c)所示。
結構上，如圖 1.3.2.1(a)所示，蒸鍍鈉原子可使部分氯化鈉島嶼(100)轉換成 (111)的面，如圖 1.3.2.2(b)右半部所示，計算顯示氯化鈉(111)島嶼平均由兩 個帶 2
+1價的鈉離子層與一個帶－1 價的氯離子層構成非極性的表面。
(b) (a)
圖1.3.2.2 (佔據態影像) (a)在鋁(111)面上利用先蒸鍍鈉原子再曝氯氣的原子 層沉積法得到氯化鈉(111)島嶼; 7 × 7 nm2, 1.2 V, 300 pA (取自論文[8])。(b) 接續在分子束磊晶法成長的氯化鈉(100)面的島嶼上，如圖 1.3.2.1(a)所示，
之後，蒸鍍鈉原子可使部分氯化鈉(100)轉換成(111)的面; 7 × 7 nm2, 2.5 V, 450 pA (取自論文[8])。
1.3.3 氯化鈉在銅晶面上的成長
Repp、Fölsch 等人對離子固體在金屬表面的成長做了一系列的研究，
包括在銅(211)面[4]、銅(311)面[5-7]、銅(531)面[5,7]、…等。其中在銅(311) 面上，由於原本台階似的形貌，如圖 1.3.3.1(a)所示，在氯化鈉用分子束磊 晶方式成長上去後， Smoluchowski 利用功函數方法來探討金屬表面形貌曲 折所造成的影響[13]，推測出表面之電荷調整的兩個基本結論：
(1) 負電荷分佈在表面垂直位置相對較低的地方。
(2) 平緩效應(Smoothing effect)：導電電子之分佈不會完全遵循著表面的形 貌。
在高度曲折的銅(311)面上，基底表面較高的地方呈現正電分佈，較低的地 方則是負電分佈，氯離子與鈉離子分別座落在相反電荷分佈的位置，如圖 1.3.3.1(b)所示。這樣，在氯化鈉及銅表面間產生強的靜電吸引力足以克服 氯化鈉與銅(311)面晶格常數高達約 6％的差異。由於之間存在強的靜電吸引 力，在蒸鍍量不及1ML 氯化鈉的量僅可以得到具單一原子層高度氯化鈉島 嶼的影像，如圖 1.3.3.1(c)所示，且當第一層氯化鈉成長完後，第二層才會 開始成長，但第三、四層是發生在第二層成長還未完全結束的情況。
論文中也在實驗上利用探針脫附的方式證實圖 1.3.3.1(c)中 STM 凸起的 影像是氯離子[5]。
(a) (b) (c)
圖1.3.3.1 (a)銅(311)面的模型，白色圓圈為氯，黑色為鈉，氯化鈉在其上的 排列有c(2 × 2)及p(1 × 1)兩種(取自論文[5])。(b)根據Smoluchowski平緩效應 而在氯化鈉與皺折表面間形成強的鍵結(取自論文[5])。(c) (佔據態影像)氯化 鈉在銅(311)面的STM影像[7]，兩個鄰近氯原子呈現較暗顏色肇因於銅(311) 面存在的缺陷，如圖(a)的虛線所示; 4.8 × 7 nm2 (取自論文[7])。