利用角解析光電子能譜術研究銅薄膜在銀(111)基板上的成長

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黃志豪(Chih-hao Huang) 查詢紙本館藏

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物理學系

論文名稱

利用角解析光電子能譜術研究銅薄膜在銀(111)基板上的成長
(Epitaxial growth of thin Cu films on Ag(111) studied with ARPES)

相關論文

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摘要(中)

我們利用了角度解析光電子能譜術(Angle Resolved Photoemission Spectroscopy, ARPES)和低能電子繞射儀(Low Energy Electron Diffraction, LEED)，研究了銅薄膜在銀(111)基板上的成長。觀察Shockley的表面電子態，紀錄了銅薄膜在銀(111)面上，隨溫度上升的變化過程。結果顯示銅的成長符合三維的成長模式。除此之外，低溫蒸鍍的薄膜，在加熱過程中，我們觀察到約380K，Shockley表面態會有過渡的情況，隨厚度不同過渡溫度也有差異。從光電子強度分佈圖和低能電子繞射圖形(LEED pattern)的實驗結果顯示，此過渡態可能為基板Ag原子遷移到Cu島上所造成，形成類似Ag/Cu(111)-(9x9)的表面重構，這和最近STM的研究結果符合。此外，銅表面的衰變實驗結果顯示，銅薄膜表面上的(9x9)表面重構來源，為一層銀在銅薄膜上所形成。

摘要(英)

We have studied thin epitaxial Cu films on Ag(111) with angle-resolved photoelectron spectroscopy (ARPES) and low energy electron diffraction (LEED). We have characterized the evolution of the surface morphology of Cu/Ag(111) at varied annealing temperatures by monitoring its Shockley-type surface states. Our results conclude that the growth of Cu on Ag(111) is in the three-dimensional growth mode. In addition, we observed a transition of the Shockley state at ~380 K during annealing. The transitional temperature depends on the thickness of the Cu films. The results from photoemission and LEED suggest that the transition results from that Ag diffuses onto the surface of the Cu islands, and a reconstructed surface similar to Ag/Cu(111)-(9x9) is form, which agrees with the results recently reported in STM studies. Moreover, the results from the decay of the Cu surface state experiment suggest that the origin of the (9x9) surface reconstruction results from 1ML Ag on the Cu films.

關鍵字(中)

★ 電子動能分佈曲線
★ 有效質量
★ 低能電子繞射儀
★ 角解析光電子能譜術
★ 超高真空系統

關鍵字(英)

★ UHV
★ ARPES
★ LEED
★ EDC
★ Effective mass

論文目次

第一章簡介 1
第二章背景 3
2.1 角度解析光電子激發能譜 3
2.1.1 光激發理論 3
2.1.2 電子動能分佈曲線 6
2.1.3 角度解析光電子能譜 6
2.2 表面態 7
2.2.1 表面態理論 7
2.2.2 銅和銀的表面態 9
2.3 薄膜成長模式 9
2.3.1 三種成長模式 9
2.3.2 Ag/Cu(111) 和Cu/Ag(111)系統 10
2.3.3 Cu/Ag(111)系統的STM研究 10
2.3.4 Ag/Cu(111)系統的ARPES研究 12
2.4 曲線分析(LINE-SHAPE ANALYSIS) 13
2.5 有效質量的曲線分析(LINE-SHAPE ANALYSIS FOR EFFECTIVE MASS) 14
第三章儀器 24
3.1 簡介 24
3.2 超高真空 24
3.2.1 分子渦輪幫浦(Molecular turbo pump) 25
3.2.2 離子幫浦(Ion pump) 25
3.2.3 鈦昇華幫浦(Titanium Sublimation pump) 25
3.2.4 冷凍幫浦(Cryo pump) 26
3.2.5 非蒸氣式吸收幫浦(NEG pump) 26
3.3 同步輻射光源 27
3.4 電子動能分析儀 27
3.5 蒸鍍槍 28
3.6 濺鍍槍 29
3.7 石英晶體微天平 29
3.8 低能電子繞射儀 30
第四章結果與討論 37
4.1 樣品的製備 37
4.2 表面態 37
4.3 室溫鍍銅 38
4.3.1 室溫較薄的薄膜 38
4.3.2 室溫較厚的薄膜 38
4.4 低溫鍍銅 39
4.4.1 二階段成長方式(two-step method) 39
4.4.2 較薄的薄膜 39
4.4.3 較厚的薄膜 41
4.5 結果討論 42
4.5.1 薄膜厚度影響過渡溫度的大小 42
4.5.2 低厚度的銅薄膜成長 43
4.5.3 無法製備層數解析的薄膜 43
4.5.4 一層銀覆蓋在銅薄膜上的面積 43
4.5.5 觀察室溫和低溫蒸鍍銅薄膜16ML的樣品 44
4.5.6 S1訊號和一層銀在銅基板上的訊號比較 45
4.5.7 能隙 45
第五章結論 59
參考文獻 60

參考文獻

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指導教授

陸大安(Dah-an Luh)

審核日期

2010-7-22

推文