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钯团簇在Si（111）-7×7重构表面的沉积与自组装

作　者: 陈礼
导　师: 孔向阳
学　校: 上海交通大学
专　业: 材料学
关键词: 分子束外延扫瞄隧道显微镜金属钯硅表面纳米结构自组装团簇
分类号: O485
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

钯-硅体系具有良好的电学性能,在纳米级别的异质接触节可作为下一代电子器件基本结构单元的候选。另外,钯可作为良好的催化剂,当团簇尺寸在原子级别时具有更优的催化性能。因此,研究钯在硅表面的纳米结构和性能对催化机理的研究以及最终实现催化芯片等方面具有实际意义。本文在超高真空环境下,利用分子束外延方法,在室温和较低沉积速率(~0.01ML/min)的条件下,研究了钯在Si(111)-7×7重构表面沉积生长,用扫描隧道显微镜观察到了大小均一的钯原子团簇在重构表面台阶边缘呈现择优分布。对具有平直台阶的Si(111)-7×7重构表面,钯原子团簇倾向于沿台阶边缘进行外延生长。沉积在硅表面的钯原子择优分布在直台阶边缘,形成平行于台阶边缘的团簇覆盖层,其前沿向远离台阶的方向扩展。覆盖层内团簇大小均匀(颗粒直径约为0.8nm),排布致密。台阶边缘对Pd的这种外延生长模式具有重要的控制作用。对具有非平直台阶的Si(111)-7×7重构表面,钯倾向于在台阶边缘处形成三角形的覆盖区域。在此区域中,颗粒大小分布均匀(粒径为0.8nm)排布紧密,与直台阶情况类似。此外,在远离台阶边缘的区域也观察到了三角形的覆盖区域,这些区域彼此通过线状的覆盖区域连通到一起。另外,针对不同的覆盖度,通过控制退火温度,研究了团簇在表面的动力学迁移和结构及组态的变化。发现退火导致基底上的缺陷增加,团簇发生兼并,逐渐长大。因此,通过调控覆盖度和退火温度能较好地控制Pd在Si表面通过自组装形成的纳米组织、形貌和结构。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第1章绪论  11-17
  1.1 纳米团簇的应用前景  11-13
  1.2 纳米结构的自组装  13-15
    1.2.1 物理方法  13
    1.2.2 化学方法  13-15
  1.3 各种纳米结构分析方法和技术  15
  1.4 本课题的研究内容及意义  15-17
第2章实验方法  17-27
  2.1 超高真空系统(UHV)  17
  2.2 分子束外延技术(MBE)  17-19
  2.3 薄膜生长  19-20
  2.4 扫描隧道显微镜技术(STM)  20-23
  2.5 SI(111)-7×7 表面简介  23-27
    2.5.1 Si(111)-7×7 重构表面的结构  23-25
    2.5.2 Si(111)-7×7 重构表面的制备  25-27
第3章 PD 团簇在具有直台阶的SI(111) 7×7 重构表面的沉积生长  27-35
  3.1 引言  27
  3.2 实验工艺  27-28
  3.3 实验结果及讨论  28-33
  3.4 小结  33-35
第4章 PD 团簇在具有非平直台阶的SI(111) 7×7 重构表面的沉积生长  35-41
  4.1 引言  35
  4.2 实验工艺  35-36
  4.3 实验结果及讨论  36-40
  4.4 小结  40-41
第5章 PD 在SI(111)-7×7 重构表面的室温沉积生长及其退火STM 研究  41-48
  5.1 引言  41
  5.2 实验工艺  41-42
  5.3 实验结果及讨论  42-47
  5.4 小结  47-48
第6章结论与展望  48-50
致谢  50-51
攻读学位期间发表的学术论文  51-52
参考文献  52-57
上海交通大学硕士学位论文答辩决议书  57-59

钯团簇在Si（111）-7×7重构表面的沉积与自组装

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