形，是非熱力學平衡針型(non-equilibrium tip shape)，只不過是 整個製備過程中瞬時的一個暫態而已[1][2][3]；而熱穩態的針尖是 利用化學蝕刻方式創造的尖端再經過鍍上貴金屬後反覆加熱退火處 理後得到的熱穩態結構，此即表示再繼續加熱也無法再改變其結構。
而經本實驗室所製作的覆貴金屬鎢針是具單顆原子在針尖端的奈 米針，早期鄭天佐、傅祖怡博士的方法是將化學蝕刻好的奈米鎢針
2
置入超高真空腔體內，鍍上貴金屬[4]，如把鈀、鉑、銠、銥鍍在鎢 針上後，再經由反覆加熱退火去皺化成長成金字塔狀的單原子針 尖，而郭鴻禧博士改以簡便方法在大氣環境下電鍍貴金屬[5] ，再 放入超高真空腔體內加熱皺化成長為金字塔狀的單原子針尖。
中研院物理所表面物理實驗室曾利用單原子針對單壁的奈米碳管 進行干涉實驗，如圖 1-1 [6]，就實驗結果而言顯示單原子針在空 間同調性上有著明顯干涉條紋對比，如圖 1-2 [7]。
圖 1-1 干涉實驗裝置圖[6]
3
圖 1-2(a)用電子束照射奈米碳管投影的影像，紅色圈的區域為欲逼 近的區域(b)用針尖逼近後觀察到的干涉條紋[7]
以單原子針當發射器並以電子源發射的電子具有相同的相位，所以 空間同調性夠好，並且能量低、半張角小所以亮度高，對於電子顯微 術的解析度上能有效提升並且因為能量低或許可應用於化學、生物樣 品相關研究。
同調性可分為空間同調性與時間同調性兩種，空間同調性是指一波 上兩個不同位置上的相位關係，若相位差為定值，表示空間同調性極 好，例如雙狹縫干涉實驗中的干涉條紋是否明顯;時間同調性是指一 波上相同位置但不同時間下，兩者的相位關係，若相位差為定值，表 示時間同調性極好，時間同調性就是指光的單色性，時間同調性越好 表示越接近單色光，其造成的色像差越小。
但在於單原子針上的時間同調性並無超導針好，在 1969 年，
Gadzuk,J.W.提出超導針所場發出來的電子束接近單色光，其能量散
4
布<0.05eV，與單原子針相比來的小[8]，而我們本文所提到的鈮針只 需要降到超導溫度 9.2K 以下就能變成超導態來使用[9]。而也有國外 研究團隊把鈮{100}拿去置入超高真空下加熱到 1000℃，維持一個小
時後，使用 STM 去掃描發現在{100}方向上有突起的形狀[10]，並且 有團隊把鈮針控制溫度在超導溫度以下，形成超導針為 STM 掃描所用 [11]。在超導狀態下，從針尖所發射出來的電子具有一樣的相位，表 示具有空間同調的特性，並且 C. Oshima 的團隊發現溫度降到超導狀 態的鈮針所發射出來的電子束，拿去能譜分析後發現能量散布為
~20meV，這表示它具有良好的時間同調特性，所以說超導針同時具有 良好的空間與時間同調性[12]。
由本實驗團隊發現，鈮經反覆加熱後，會出現皺化的(100)切面，而 且在某些論文指出鎢針在鋪覆惰性氣體時會降低特定指數面的表面 功函數[13]，本文中將以惰性氣體(Ne、Xe)去鋪覆在鈮(100)切面上去 量測發射電流的場發射特性。
5