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鉬覆鉑的皺化現象. 指導教授 : 師大傅祖怡教授、林榮君老師 校內指導老師 : 黃明揚老師 高一誠 - 李沛剛、周致良. 大綱. 1. 實驗介紹 2. 實驗步驟 3. 實驗原理 4. 實驗儀器 5. 實驗要點 6. 分析與討論 7. 結論. 動機. 以往我們對原子的了解並不徹底,只了解到原子的結構為 - 質子 , 中子 , 電子。而原子的大小由電子的軌域大小決定。但卻無機會看見真正的原子 . 而今有此機會 , 當盡力把握。. ?. 何謂 「 單原子針 」. 單原子針.
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鉬覆鉑的皺化現象 指導教授:師大傅祖怡教授、林榮君老師 校內指導老師:黃明揚老師 高一誠-李沛剛、周致良
大綱 • 1.實驗介紹 • 2.實驗步驟 • 3.實驗原理 • 4.實驗儀器 • 5.實驗要點 • 6.分析與討論 • 7.結論
動機 以往我們對原子的了解並不徹底,只了解到原子的結構為-質子,中子,電子。而原子的大小由電子的軌域大小決定。但卻無機會看見真正的原子.而今有此機會,當盡力把握。
? 何謂「單原子針」
單原子針 顯微技術的進展主要來自奈米科技的突破,而各種顯微器的原理盡不相同,但然若論及如何能增進上述這些顯微技術的解析度,與成像品質,其根本關鍵便都落在如何能製備一支極尖與可靠的探針身上。
單原子針應用 1.強化電子顯微鏡與光學顯微鏡. 單原子針之半張角小於普通之圓頭針尖(如下圖所示) 2.全像術科技新趨勢-3D相片 同調性高之兩道光,以干涉之方式成像,看見立體影像
照相機 攝影機 實驗步驟
樣本製作 樣本以鎢製成的ㄇ架為主體(如下圖所示) 樣品針 鎢ㄇ架 白金接腳
場離子顯微鏡(FIM) 將樣品針放入場離子顯微鏡之腔體內,以真空幫浦將其內 部抽達到超高真空(10-8torr),以及降低其溫度,使各原子能 量降低. 灌入成像氣體,離子化後通過光電倍增板顯示在螢 光幕上.
成像原理 成像氣體 金屬針尖 螢光屏 光電倍增板
場退吸附 原子 金屬
場蒸發 {211} {211} {211}
照相機 攝影機 場離子顯微鏡、幫浦 場離子顯微鏡是世上首次看到原子的儀器
分析與討論 {211} {211} {211} {111}
500-600度 {211} {211} {111} {211} {211}面擴張擠壓{111}形成不清楚的稜線,且{111}面之堆疊情況尚不明顯
600-700度 {211} } {211} {111} {211} {211}以擴張擠壓{111}稜線更加明顯,{111}面也逐漸開始堆疊
700-800度 {211} {211} {111}} {211} {211}繼續擴張,中央{111}面已受擠壓形成金字塔結構. 且為{1.6.15}的單原子針之一種型態
800-900度 {211} {111} {211} {211} {211}幾乎完全擴張,中央{111}已是金字塔結構。推測為{1,3,10}排列方式。
900-1000度 {211} {211} {211} {111} 原本表面的尖端原子消失,顯現出其下的平台,為15顆的原子排列,與600-700度的圖像比較,為{1.6.15}之型態
結論 觀察到在700-800度時和900-1000度時的成像中,推測為單原子針{1.6.15}的型態,800-900度後,再加熱表面原子已被剝去.實驗中並未成功做出單原子針。
參考文獻 • 圖一:圖片來源http://timerime.com/en/timeline/154564/History+of+the+Atomic+Model/ • 圖二:場離子顯微術 • T. Y. Fu, L. C. Cheng, C. H. Nien, T. T. Tsong, “Method of Creating a Pd-Covered Single-Atom Tip: Mechanism and Energetics of Its Formation”, Physical Review B, Vol. 64, Paper No. 113401 (2001). • 圖三:陳怡如,國立台灣師範大學物理研究所碩士論文(2011) • 圖四:林榮君,鉑的皺化現象與鉑銥合金的觀察 • 圖五:陳怡如,國立台灣師範大學物理研究所碩士論文(2011) • 圖六:http://inaba.nrim.go.jp/ifes/fim.html中央研究院鄭天佐院士提供 • 圖七:陳怡如,國立台灣師範大學物理研究所碩士論文(2011) • 圖八:圖片來源: http://www.phy.ntnu.edu.tw/departinfo/faculty/professor/phtifu/cn/FIM.html • 圖九:陳怡如,國立台灣師範大學物理研究所碩士論文(2011)
致謝 • 非常感謝這次有此機會到師大分部做實驗,感謝傅祖怡教授時常來關心我們實驗的進度,感謝林榮君老師指導我們實驗的步驟和簡報和書面檔的製作,也感謝實驗室的學長姐們教導我們做樣本的方法,和一些實驗上應該注意的事情,也感謝黃明揚老師在學校指導我們,和幫助我們了解我們報告時的缺點. • 當然最感謝的是再興提供我們這次機會來做這樣的實驗,是非常難能可貴的經驗,我們體驗到了許多平常體驗不到的事情,也讓我們對物理這門科學有更深的了解,謝謝.