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利用低溫掃描穿隧顯微儀製造奈米結構及量測穿隧能譜
Thesis

利用低溫掃描穿隧顯微儀製造奈米結構及量測穿隧能譜

劉子安
Masters, 國立清華大學, 物理系
1995

Abstract

低溫 掃描穿隧顯微儀 奈米結構 穿隧能譜 Modification Scanning tunneling Microscope(STM) Low Temperature STS
我們利用自製的掃描穿隧顯微儀, 在低溫下, 金針與金樣品間施加定電流 三角脈衝與定高度方波脈衝, 利用場蒸鍍效應形成頸項--扯斷等機製在樣 品上製造奈米結構, 並與室溫的情形做比較。我們發現一般而言, 當樣品 極性為正時, 施加定電流三角脈衝所造出的結構, 在低溫下( 大小約50 埃, 深度約10埃 )比室溫( 大小約200 埃,深度約90埃 )小很多。這是由 於低溫下熱能較少, 原子團較不易跑出來之故。而施加定高度方波脈衝 時, 不管樣品極性為何, 結構大小與室溫差不多( 約100 埃到200 埃 ), 深度比室溫小一點。施加定高度方波脈衝時, 結構有凹洞、有凸丘, 這和 針尖與樣品間有無吸附雜質有關, 如針尖較乾淨, 則結構為丘; 若較不乾 淨則凹洞就會產生。而施加定電流三角脈衝時, 如果樣品極性為正, 則全 部為凹洞; 但如果樣品極性為負, 有時為凸丘, 有時卻有凹洞出現, 且旁 邊還出現了可能是因為電場太大所引起的小顆粒。接著我們利用掃描穿隧 能譜來觀察金、鉛、鈮等之能譜結構, 發現金的確無較特殊之能態結構, 而鈮與鉛均可看到電導值在 3mV有個尖峰, 是為兩倍鉛或鈮的能隙值, 為 親近效應所引起。在 7mV與11mV附近亦可看到鉛的電聲子耦合結構。最後 我們以鉛、鈮針尖在金球表面修製奈米結構, 並量測樣品修製前後的掃描 穿隧能譜。結果可以發現, 當樣品極性為正時, 施加定電流三角脈衝後, 電導對電壓曲線圖變成純粹之金屬對金屬穿隧能譜, 而可證明樣品金原子 團被場蒸鍍到針尖上。

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