次單層鈷在矽(111)7×7重構表面上隨溫度變化之研究

Effect of submonolayer Co on Si(111)7×7 surfaces at different temperature

林敏華(Min-Hua Lin)

指導教授 ： 傅祖怡

國立臺灣師範大學/理學院/物理學系在職進修碩士班/碩士(2002年)

摘要

實驗的進行是在一片清潔過的矽(111)樣品表面鍍上鈷，在經過不同溫度的加熱處理後，去觀測樣品的LEED及STM圖像，在400℃以下的觀測呈現的LEED仍為清楚的7×7重構，而STM的圖像也可看出7×7重構基底受到吸附的鈷原子影響；在600℃以上的加熱處理後，LEED圖像出現了不同的亮點，而在STM的圖像中，基底出現分佈均勻的黑色區域，隨著溫度的增加，這些黑色區域會逐漸地擴大，進而破壞了基底原有的台階結構，而出現在黑色區域邊緣外的平坦處，部分仍呈現7×7的重構，在7×7的重構區域外則出現了一些較大的原子團堆積，這些原子團的堆積看似有規則性，在LEED以及STM的圖像分析後，發現每一個原子團可能都是單位晶胞。
由於鈷在矽基底上會產生合金反應，隨溫度的變化其反應機制也有不同，其反應形成的鈷矽化合物隨溫度增加，對基底表面的結構瓦解越嚴重，在600℃時，會有被置換出的矽原子島產生；700℃之後隨溫度的增加矽原子島的總量已無太大差異，原子島的數量則隨溫度增加而減少；在900℃時，矽(111)7×7重構表面又再度出現；再度衝至高溫後，基底仍會恢復清潔平坦的表面。

關鍵字

矽(111) ； 掃描穿隧顯微儀 ； 矽(111)7×7 ； 鈷 ； 鈷矽化合物

並列摘要

The Co absorbed Si(111) 7×7 surface treated at different temperature by LEED (Low Energy Electron Diffraction) and STM (Scanning Tunneling Microscopy) was studied. We observed that the bias of 7×7 reconstruction was affected by adsorbed Co atoms in STM images. After heating treatment over 600°C, some different bright points were observed in LEED images. Besides, we were found some uniformly distributed black zones in STM images. As the increasing of temperature, the black zones increase and destroy the original step structures of Si basis. Some 7×7 reconstruction is observable in the smooth regions outside of the black zones. We also observed some regularly distributed atomic clusters outside of 7×7 reconstruction. Analyzed by STM and LEED, every atomic cluster might be a unit cell.
The Co silicide increases as the raising of temperatures and the reconstruction of basis surface was no more viewed clearly. At 600℃, displaced Si islands appear. Above 700℃, no obvious difference of Si islands area can be observed as temperature changes. However, the number of atomic islands decreases as temperature increases. At 900℃, Si(111)7×7 reconstruction appears again. After treatment at high temperature, the basis returns to be smooth.

並列關鍵字

Si(111) ； STM ； Si(111) 7×7 ； Co ； Co silicide