Browsing by Author "蔡松麟"

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    鈷在矽(111)和鍺(111)表面與雙羧基紫精在銅(100)表面上的表面結構變化研究
    (2009) 蔡松麟; Sung-Lin Tsay
    此論文主要分為兩個部分，第一個部分的實驗，為鐵磁性物質鈷原子被蒸鍍在矽(111)-7×7與鍺(111)-c(2×8)表面上，隨不同加熱退火的溫度處理後，利用超高真空掃描穿隧顯微鏡(UHV-STM)與低能量電子繞射儀(LEED)來研究鈷島成長行為。第二個部分的實驗藉由電化學掃描穿隧顯微鏡(EC-STM)與循環伏安法(Cyclic Voltammetry, CV)，研究有機分子雙羧基紫精 (Dicarboxylatic Viologens)在銅(100)與HOPG表面上隨著溶液偏壓而發生相變的行為。相變會因為外在環境的影響而發生，如同利用加熱退火使得鈷島産生結構的改變，與溶液在外加偏壓下驅使Violognes分子重新排列形成新的排列。 當鈷被蒸鍍在矽(111)-7×7與鍺(111)-c(2×8)表面上，在鈷鍍量低時，表面上出現因為鈷矽與鈷鍺形成合金時所出現的缺陷，為了確認這些缺陷的確是因為鈷與矽形成反應，把鈷鍍在低溫的矽表面，在回溫過程時發現當鈷與矽形成反應時造成缺陷的出現，此反應出現在126K到130K之間。600K的加熱退火之後，會出現Co5Ge7的合金，另外鈷在鍺上有機會形成具有√13×√13 R14°週期性的表面結構，但是出現機率小，所以此結構的週期在LEED上沒有呈現出來，之前也沒有任何的研究發現。當鈷與矽或與鍺形成反應後所呈現的磁性強度遠比單純鈷還來得小，所以銀被選為緩衝層避免鈷與底下的基底反應。在鈷鍍量低時，鈷無法形成2維並且具有週期性的結構在矽(111)-√3×√3表面上，然而鈷能夠形成√13×√13 R14°與2×2的表面結構在鍺(111)-√3×√3表面上在經過加熱退火的處理後。只有當鈷鍍量大於1.8單層之後，才有辨法形成1×1的表面結構在銀/矽(111)-√3×√3表面上。因為銀/矽(111)-√3×√3面具有未滿足的電子態，所以使得鈷在低鍍量時，無法形成具有週期的表面結構，鈷傾向滿足那些未滿足的電子態來降低表面自由能而不是形成2維島，但是當鍍量增加時，鈷不受到那些未滿足的電子態的影響而形成1×1的表面結構，除此之外基底鍺也扮演著重要的角色使得鈷能夠形成具有表面結構的2維島，因為同樣是√13×√13 R14°的表面結構能夠在Si(111)-7×7與矽(111)-√3×√3表面形成，進一步發現√13×√13 R14°與2×2的表面結構跟加熱退火的溫度和鈷的鍍量有關係造成兩種結構的相變。為了避免因為銀/矽(111)-√3×√3表面上的未滿足電子態而使得鈷無法形成具有週期性的2維鈷島，約6單層鍍量的銀鍍在100K的矽(111)-7×7表面上，再經過加熱退火至300oC後，銀能夠形成平坦的表面在矽(111)-7×7表面之上，然後再鍍上鈷，發現依然無法形成具有週期性的2維鈷島，所以是否能夠形成具有週期性的2維鈷島主要是受到鍺基底的影響。 濃度0.1mM的雙羧基紫精在銅(100)表面上發現6種排列的模式，雙羧基紫精在氧化態(+2)時程現出平均分佈的點陣排列與傾斜的排列，在此氧化態時雙羧基紫精的含氮雙芽基平面平行表面，因為+2的氧化態與基底陰離子層氯/銅(100)-c(2×2)之間的作用比分子之間還來得強，在還原態(+1)時分子之間傾向以面對面的方式排列( )形成條紋的圖案，主要發現了亞穩態與鬆散的條紋排列和緊密的條紋排列與雙分子排列，這麼多的排列方式主要是因為此雙羧基紫精具有7個長度的烷基鍵，因此在空間與分子之間作用力的影響下造成了多樣的排列。更進一步發現雙層的堆積在亞穩態時就已經形成了，這是因為氮與氧之間的氫鍵作用力所造成的，所以當溶液濃度升高至1.0 mM時，分子多層堆積的成長被發現，此外也發現了不同陰離子層對分子的排列造成影響，當陰離子層為氯離子時，可以發現然亞穩態，然而當陰離子層為溴時，並沒有發現此態。