Abstract
本實驗利用台灣同步輻射中心金龍一號光束線所產生的高解析度光源，研究鈮(100)表面的原子內殼層能階位移和乾淨(100)表面的氧化物與氧化過程。我們尚使用Al-Kα光源，取得鈮3d與氧1s的光電子能譜。並且，利用低能量電子繞射圖形來察看氧化的鈮晶體加熱至不同溫度後，所產生的表面結構變化情形，以及利用歐傑電子能譜來鑑定鈮表面的乾淨程度與各種表面氧化情況下的表面含氧量。由實驗結果顯示，鈮(100)表面的3d內殼層能階有兩個表面內殼層能階位移的值，各為+0.49與+0.13電子伏特，分別由表面原子與表面內第一層原子所造成。當在真空腔中充氧至百萬分之一托耳左右，並維持在此壓力下加熱鈮晶體後，提高溫度至攝氏1700度，將產生低能量電子繞射圖形為(3×1)結構，由光電子能譜中推知，在此結構中含Nb2O與NbO兩種氧化物其中鈮的3d內殼層能階位移量分別為+0.9±0.15與+1.6±0.15電子伏特。當加熱溫度至攝氏2000度時，則會產生(4×1)的結構，由光電子能譜可推知此結構僅含Nb2O一種氧化物。在真空腔中引進氧氣至乾淨的鈮(100)表面時，由鈮3d的光電子能譜中顯示，在0.2L(1L=百萬分之一托耳×秒)時，表面上即有正一價的氧化物出現，而達1.0L時，NbO接著產生，最後Nb2O5在10L以上時產生。從歐傑電子能譜的結果顯示，氧化過程可分兩個階段，在Nb2O5產生以前，氧在鈮表面的吸附速率很快，而Nb2O5產生以後，不再有新的氧化物產生，氧化速率逐漸減緩。