摘 要

為了暸解氧分子吸附在溫度30 K的Si(111)-7×7表面的鍵結形態與光解的情形，我們的實驗主要以同步輻射光來做為探測光源以及利用光電子譜實驗技術來量測價帶(valence level)的光電子譜圖。從單純來自吸附的氧分子信號譜圖中，發現在-2.1 eV、-3.8 eV、-5.1 eV和-7.0 eV有信號產生，在-2.1 eV、-3.8 eV、-5.1 eV訊號被認為是吸附在Si表面之亞穩態氧分子，其幾何型式為ins-paul結構，而-7.0 eV被認為是來自光解後的穩定態，其幾何型式為ad-ins結構。因此我們認為氧分子剛吸附在Si表面上時，是以ins-paul和ad-ins兩種結構同時存在於表面上。
經由照光所得的一系列光電子譜中，我們發現價帶光電子譜會隨著光子曝露量增加而變化，且來自亞穩態的信號逐漸減小，而穩定態的信號逐漸增強。這表示以ins-paul形式鍵結在Si上的氧分子，經照光後解離成ad-ins形式。另外在一系列不照光，但隨時間變化的光電子譜圖中，我們也發現氧分子吸附在Si表面上也會產生自然解離，只是在光子的照射下，更可以加強氧分子的解離，但是在新生成物的-7.0 eV信號，自然解離反而比光解離還強。我們認為主因在於光解過程中所產生的ad-ins，會再經由光解而形成ins結構。

ABSTRACT

In order to study the reactions of O2 adsorbed on Si(111)-7×7 at 30 K, monochromatic synchrotron radiation we used as the light source for measuring the photoelectron spectra.
After dosing oxygen on Si(111)-7×7 surface, the peaks at -2.1 eV、-3.8 eV、-5.1 eV and -7.0 eV were observed in photoelectron spectra. The -2.1 eV、-3.8 eV、-5.1 eV peaks are assigned to the metastable molecular oxygen with a “ins-paul” configuration, and the -7.0 eV peak is assigned to the stable state of oxygen on Si(111)-7×7 surface with a “ad-ins” configuration. We found that the peaks of the metastable molecular oxygen decrease and the stable state increase with photon exposure, and attributed it as due to the change of “ins-paul” configuration to “ad-ins” configuration via photolysis.
We have also taken a series of photoelectron spectra without photon exposure. We found that O2 adsorbed on Si(111)-7×7 could also dissociate without photon exposure. However, the photon exposure will increase the dissociation of O2 adsorbed on the surface.

參考文獻

[1] H. Hertz, Ann. Phys. 31, 983 (1887)。
[2] A. Einstein, Ann. Phys. 17, 1352 (1905)。
[3] C. W. Berglund and W. E. Spicer, phys. Rev. 136, A1030 ＆ A1044 (1964)。
[4] 崔古鼎，物理雙月刊第二十卷第五期，P.607 (1994)。
[5] 同步輻射光源簡介，行政院同步輻射中心，2000.8。
[6] 同步加速器光源，2005.4，P5。
[7] 郭錦城，科儀新知第十六卷第二期，1994.10，P31。
[8] 陳慶曰，科儀新知第十六卷第二期，1994.10，P8。
[9] 光束線安全審查報告，行政院同步輻射研究中心，1998.12。
[10] K. Sakamoto, S. Doi, Y. Ushimi, and K. Ohno, H.W. Yeom, T. Ohta, S. Suto, and W. Uchida, Phys. Rev. B 60, R8465 (1999).
[11] 陳冠宏，國立成功大學物理研究所碩士論文(2005)。
[12] B. Lamontagne, D. Roy, R. Sporken, and R. Caudano, Prog.Surf.Sci. 50, 315 (1995).