Abstract
本篇論文是應用低能量離子散射過程來分析濺度薄膜、熱蒸鍍薄膜及氣體被覆薄膜的元素組成及表面結構。自製之表面游離式離子源及圓柱反射鏡式離子能量分析儀與離子訊號偵測系統、濺鍍系統組合成低能離子散射分析儀用來做薄膜成份之現場分析。鹼金族離子由於相較於傳統所用之惰性氣體離子有較小之表面中性化機率，因此被選用為散射離子，其對分析表面成份及結構有較高之靈敏度。這套低能離子散射分析儀以不同能量之鋰離子散射分析鋁、鈷、銅及不□鋼薄膜成份來測試其功能。歐歇電子分析及薄膜深度分析結果也分別與低能離子散射分析的結果作比較，另應用於美國橡樹嶺國家實驗室之低能離子散射分析儀來作鎳(111) 晶體上錫及硫覆膜之表面結構分析。改變樣品之極座標角及方位角，由離子散射之訊號可得知鎳晶體及表面覆膜之幾何結構。歐歇電子分析儀及低能量電子繞射儀用來監測樣品加熱前後之薄膜層數。實驗結果顯示當蒸鍍1/3 層至大於1 層之錫原子於鎳晶體上，加熱使得表面呈現1/3 層錫原子與p(ˇ3ס3)-R30° 之低能電子繞射圖像。低能離子散射之結果指出錫原子深入鎳晶體並取代鎳原子的位置但突出晶體表面0.046±0.003nm ，另一研究鎳晶體被覆硫薄膜顯示樣品加熱600K之後，大約0.25層之硫薄膜可觀察到p(2×2) 低能電子繞射圖像，而大約0.4 層之硫薄膜可觀察到p(5ˇ3×2)之低能電子繞射圖像。低能離子散射之結果指出當硫覆膜呈現p(2×2) 低能電子繞射圖像時，硫原子佔據fcc 中空位置並高於晶體表面0.169±0.003nm，而當硫薄膜呈現p(5ˇ3×2)低能電子繞射圖像時，第一層之鎳原子結構已經重組。本篇論文結果說明了低能量鹼金族離子散射可成功的用來現場分析薄膜成份與結構，未來可應用於多層鍍膜之非破壞性檢測、薄膜表面反應及結構變化等之研究。