第三章 實驗數據分析
3.1 H、Cl 原子於低溫下在 Si 表面的分佈關聯
3.1.1 第一組（LT.1） 、二組（LT.2）實驗數據
而我們要探討的是以基準點是Cl 的情形下，週邊 Cl 原子的鍵結。
圖3.1-4：低溫下 H、Cl 原子於 Si 表面位置分佈圖。
黑色的為Cl 原子、白色的是 H 原子
來看藍色的部分，當中標號0 的位置就是基準點，四周有 1~16 位置的 編號，當中1 號位置也是鍵結 Cl 原子，於是形成 Cl-Cl Dimer。而這只是所 有鍵結情況的一種，在選取計算的範圍內，1 號位置也是 Cl 的所有數量總 合，佔全部計算數目總量的比例，就是1 號位置鍵結 Cl 的機率。其餘各位 置的定義也是如此。我們計算第一組實驗數據（LT.1）中的原子分佈情形，
圖3.1-4。條件是在樣品低溫冷卻 30 分鐘之後，曝 HCl 氣體 1×10-9 torr 4 分鐘，觀察後發現此曝氣量已經能夠曝滿一層表面。
透過計算，我們發現LT.1 的 H、Cl 量的比例為 59.7：40.3，接近 3：2。
由這次實驗我們發現了以下幾點現象：
1. H、Cl 在 Si 表面上的鍵結比例大約 3：2；
2. 在結鍵的位置上，由於 1 號位置也鍵結 Cl 的機會最低，推斷要形成 Cl-Cl Dimer 的機會很低，其形成的能量也相對較 H-Cl、H-H Dimer 要來的高；
3. 在結鍵的位置上，發現在 5、6 的位置上也會鍵結 Cl 的機會是最高的，
所以由圖形上我們會發現會有較大量H-Cl Dimer 錯排的情形，也就是 鋸齒狀（Zigzag）的排列，如圖 3.1-7。因此也推斷此種鍵結方式的能量 是三種鍵結方式中最低的。
圖 3.1-7：黑色是代表 Cl 原子，白色是代表 H 原子。圖為 H-Cl Dimer 交 錯排列，形成同一排Dimer 上的 H、Cl 原子多為 Zigzag 的排
我們再取經過5 個小時後的圖像，第二組實驗數據（LT.2），圖 3.1-8，
來做上述相同的分析，如圖3.1-9。
圖3.1-8：低溫下 HCl 於 Si(100)-2×1 表面。圖中亮點為 Cl 原子，由 STM 掃 描，區域大小30×30 nm2，Vsa mple =-2.46(V)。
Near Site
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
Normalization
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
LT.2
圖3.1-9：計算圖 3.1-8（LT.2）中 Cl 於 Si(100)-2×1 表面分佈曲線圖。
透過第二組實驗結果所得到的H、Cl 比為 59.4：40.6，也是接近 3：2，
其原子分佈情形也和LT.1 相似，沒有太多的變化。
下面圈選圖3.1-8 的部分區域，來標示基準點 Cl 原子週邊的 Cl 原子分 佈情形，圖3.1-10。
圖3.1-10：低溫下 HCl 於 Si(100)-2×1 表面。圖中亮點為 Cl 原子，由 STM 掃描，每張圖區域大小5×5 nm2。
利用上圖A~D 四個區域，來看各個位置 Cl 原子分佈的形情。0 號位置 表示為基準點，其餘各對應位置皆編號在各圖上。
A 區：圈選的範圍是同一對 Dimer，可以看到裡面是一對對 Cl-Cl 及 H-H Dimer，就 Cl 來看，這就是 1 號位置也是鍵結 Cl 的情形，在低溫下的分佈 是最少的。
B 區：圈選的範圍是同一對 Dimer，主要分佈是在 Dimer 上左邊位置鍵結一 排Cl 原子，這表示在 2、3 號位置鍵結 Cl 的情形。
C 區：圈選的範圍是相鄰的 Dimer，從圖中編號來看，這是在 4 號位置鍵結 Cl 原子，這並不是 Cl-Cl Dimer 對。
D 區：圈選的範圍是同一對 Dimer，這裡是標準的 Zigzag 排列，也就是 5、