RHEED數據分析

在RHEED 圖中可以觀察到樣品的 in-plane 表面晶體結構，以下分成砷化鎵 基板與底層鐵厚度不同各層膜的表面RHEED 繞射圖來展示，每組厚度皆有兩個 電子束入射方向分別沿樣品in-plane[110]以及[010]方向。

由圖4.1 可以看到砷化鎵基板的繞射點相當清楚並有拉長的現象，表示其表 面的二維晶格結構相當的完整且連續。

在圖4.2-圖 4.9 八組圖中(a)、(b)、(c)、(d)分別顯示第一層鐵、第一層銀、第 二層鐵為、第二層銀的RHEED 繞射圖譜。

由圖4.2(a)、4.3(a)中可以發現，由於此時底層的鐵膜過薄，因此在 RHEED 繞射圖譜中仍與砷化鎵基板的繞射圖相似，由此可知0.375nm 厚的鐵無法完全覆 蓋整個砷化鎵基板。而在圖4.4(a)、4.5(a)中，繞射圖形已經與砷化鎵基板繞射圖 有明顯差異，但繞射圖形相當模糊且繞射點也很大，因此可以判定此時鐵膜並未 完全形成單晶結構。在圖4.6(a)、4.7(a)中，繞射點的亮度明顯提升，表示有更多 的鐵原子和電子束產生繞射作用，增加繞射電子的數量，這表示電子束穿過了鐵 的三維島嶼，因此才會造成點狀繞射圖案的亮度明顯提升。在圖4.8(a)、4.9(a) 中，除了點狀繞射外亦有直條狀的繞射圖案產生，表示此時鐵膜雖為島嶼成長模 式但已具有相當完好的二維晶體結構。

在圖4.2(b)、4.3(b)可以看到，當底層的鐵膜無法完整覆蓋砷化鎵基板時，銀

層成長在這種不平整的表面會因此形成多晶結構，而當底層鐵厚度增加時，銀的 結構也因此隨著轉變，見圖4.4(b)、4.5(b)，銀層已經逐漸由多晶狀態轉換為單晶。

由圖4.6(b)、4.7(b)、4.8(b)、4.9(b)可以發現當鐵膜厚度持續增加而結晶狀態變好 時，銀的結晶狀態也隨著變好。

而在底層鐵厚度為0.375nm 時，由圖 4.2(c)、4.3(c)顯示，第二層鐵的表面 RHEED 圖形呈現環狀繞射，表示鐵膜此時為多晶的狀態，而隨著底層鐵膜厚度 逐漸增加，見圖4.4(c)、4.5(c)，在底層鐵厚度為 1.5nm 時除了環狀圖形外，亦浮 現了點狀繞射圖按，表示此時鐵膜正逐漸的由多晶相轉變為單晶相。而當底層鐵 厚度為3.75nm 與 15nm 時，圖形的電子繞射點已經相當明顯，並出現條狀繞射 圖形，見圖4.6(c)、4.7(c)、4.8(c)、4.9(c)，顯示此時的鐵膜已經由多晶結構轉變 為單晶結構，並形成良好的二維晶體結構。在學者 Y. B. Xu 的文章中所提及[9]：

當鐵膜厚度在4.8ML 時(6.8Å, 1ML 約為 1.42Å)，鐵開始形成連續薄膜，此一論 點可與RHEED 圖形相互驗證，當底層鐵厚度為 0.375nm 時，砷化鎵基板之繞射 花紋亦於RHEED 圖形中出現，至底層鐵為 1.5nm 時則砷化鎵基板貢獻消失，因 此此時鐵膜已完全覆蓋基板，但其晶體結構不佳。

而最上層的銀層則隨著第二層的鐵結晶狀況而改變，隨著底層鐵膜厚度的增 加其結晶狀態逐漸變好，見圖4.2(d)、4.3(d)、4.4(d)、4.5(d)、4.6(d)、4.7(d)、4.8(d)、

4.9(d)。

圖4.1 砷化鎵基板 RHEED 圖(a)電子束沿薄膜[110]方向入射(b)電子束沿薄膜[010]方向入射

圖4.2 電子束沿薄膜[110]入射底層鐵為 0.375nm 時(a)底層鐵(b)第一層銀(c)第二層鐵(d)第二層銀 的表面電子繞射圖形

圖4.3 電子束沿薄膜[010]入射底層鐵為 0.375nm 時(a)底層鐵(b)第一層銀(c)第二層鐵(d)第二層銀 的表面電子繞射圖形

圖4.4 電子束沿薄膜[110]入射底層鐵為 1.5nm 時(a)底層鐵(b)第一層銀(c)第二層鐵(d)第二層銀的 表面電子繞射圖形

圖4.5 電子束沿薄膜[010]入射底層鐵為 1.5nm 時(a)底層鐵(b)第一層銀(c)第二層鐵(d)第二層銀的 表面電子繞射圖形

圖4.6 電子束沿薄膜[110]入射底層鐵為 3.75nm 時(a)底層鐵(b)第一層銀(c)第二層鐵(d)第二層銀的 表面電子繞射圖形

圖4.7 電子束沿薄膜[010]入射底層鐵為 3.75nm 時(a)底層鐵(b)第一層銀(c)第二層鐵(d)第二層銀的 表面電子繞射圖形

圖4.8 電子束沿薄膜[110]入射底層鐵為 15nm 時(a)底層鐵(b)第一層銀(c)第二層鐵(d)第二層銀的 表面電子繞射圖形

圖4.9 電子束沿薄膜[010]入射底層鐵為 15nm 時(a)底層鐵(b)第一層銀(c)第二層鐵(d)第二層銀的 表面電子繞射圖形