論文主要的研究方向為利用熱蒸鍍技術在NaCl (001)、 (111)平面上製備出磊晶良好的 Pt/ Sn 雙層薄膜，經過爐冷後，期望能觀察到介金屬化合物 PtSn4 與 PtSn 的生成。並利用穿透式電子顯微鏡(TEM)分析觀察所生成之介金屬化合物，對其生長型態及其與 Pt 的晶向關係加以探討。
當鉑蒸鍍在基板溫度為350℃時可在氯化鈉單晶 (001) 和(111) 上生成兼具[001] 晶軸磊晶薄膜及無規則方向之鉑，且可知鉑的晶粒範圍大約為10-20 nm之間。實驗得知當錫取基板溫度為150 ℃鍍於白金上時，所生成的介金屬化合物為PtSn4，基板溫度為200℃時所生成的介金屬化合物為PtSn。結果得知PtSn4/ Sn 和 PtSn/ Sn界面並無良好的晶向反應且並由臨界成核能障討論裡發現PtSn應該會比PtSn4先生成。
關鍵字：PtSn4/ Sn界面、PtSn/ Sn界面、晶向、薄膜、熱蒸鍍、穿透式電子顯微鏡

The orientation relationship and interfaces of PtSn4 and PtSn with the Pt (001) and (111) surfaces have been studied with transmission electron microscopy. Pt was evaporated onto the NaCl (001) and (111) surfaces to form epitaxial Pt thin films and Sn was evaporated onto the Pt films at different temperature to form PtSn4 and PtSn. Pt was evaporated onto the NaCl (001) and (111) surfaces at 350 ℃ to form epitaxial Pt thin films of [001] and [111] zone axes, respectively. Some grains are in random orientation and other as ring pattern. The grain size was at about 10-20 nm.
Sn was evaporated onto the Pt surface at 150 ℃ to form PtSn4 and at 200 ℃ to form PtSn. No good orientation relationships were formed on both the PtSn4/ Sn and the PtSn/ Sn interfaces. Heterogeneous nucleation theory, predicts that PtSn should form before PtSn4, but PtSn4 was observed to the first to form. The possible reasons were discussed.
Keywords: PtSn4/ Sn interface, PtSn/ Sn interface, orientation relationships, thin films, evaporator, transmission electron microscopy

目錄
論文審定書………….……………………………………...i
中文摘要…………………………………………...……... ii
英文摘要……………………….……………………...….. iii
前言……………………………………………….......1
簡介................................................................................2
2.1 鉑/錫化合物應用概述.....................................................2
2.2薄膜生長過程...................................................................3
2.3 熱蒸鍍技術......................................................................5
2.3.1 蒸鍍過程.......................................................................6
2.3.2 蒸鍍系統.......................................................................7
2.4文獻回顧.......................................................................... 9
2.4.1 PtSn4 和PtSn 的結構性質介紹……..………..……9
2.4.2鉑沉積於NaCl上 ......................................................10
2.4.3鉑與錫的反應.............................................................12
2.5研究目的.........................................................................14
實驗方法與理論背景..................................................15
3.1蒸鍍方法與實驗製備.....................................................15
3.2分析儀器介紹.................................................................15
4. 結果.................................................................................16
4.1白金磊晶薄膜………………………..………....……..16
4.2 在NaCl (001)面上之反應……………….…….....…16
4.3 在NaCl (111)面上之反應………………..….….. ....18
5. 討論.................................................................................20
6. 結論.………………..…...................................……..…22
7. 參考文獻…………………………………………….....23
8. 附錄……………………………………………………..56

表目錄
表一、試片的實驗參數…………….................…..…..25
表二、 圖4-1 Pt-1試片之鑑定………………………25
表三、 圖4-7 A100之試片之鑑定………………….25
表四、 圖4-11 A150-1試片的鑑定，介金屬化合物為PtSn4 ………..26
表五、 圖4-14 A150-2試片的鑑定，介金屬化合物為PtSn4…………26
表六、 圖4-18 A 200的試片的鑑定，介金屬化合物為PtSn………..26
表七、 圖4-22 B100的試片的鑑定，介金屬化合物為PtSn4………..27
表八、 圖4-26 B200的試片的鑑定，介金屬化合物為PtSn…………27
表九、 Pt-Sn系統的熱力學參數一…………………….28
表十、 Pt-Sn系統的熱力學參數二……………………..28
表十一、Pt-Sn系統的生成焓表……………………..….29
表十二、PtSn4, PtSn之密度、分子量、△G*值及△GV值 at 300 K...…29






圖目錄
圖 2-1 Pt-Sn 相圖.…………………………………...…..30
圖 2-2 薄膜沉積機構………………………………........30
圖 2-3 薄膜成長成核機制.………………………………31
圖 2-4薄膜蒸鍍系統示意圖…………………...…...…….31
圖2-5 觀察在不同基板溫度下鍍錫的電子選區繞射圖…………....….32
圖2-6 在X-ray theta-2theta觀察Pt-Al2O3膜的peaks…………………33
圖2-7用電子束蒸鍍鉑在(001)的氯化鈉單晶上而後用熱蒸鍍法覆蓋上CeO2，基板溫度控制在350 ℃由HRTEM得到的結果…………….…34
圖 2-8 Pt顆粒長在基板溫度350 ℃ 氯化鈉(001)基材上並覆蓋上二氧化矽由HRTEM觀察得到的明場影像和弱電子束的暗場影像.............35
圖 2-9 Pt顆粒長在長在基板溫度350 ℃ 氯化鈉(001)基材上並覆蓋上二氧化矽而後放入控制在600℃的氫氛還原下1 h，由HRTEM觀察得到的明場影像和暗場影像………………………….………................…35
圖2-10由Sn和Pt在250℃反應25 h，由SEM觀察到反應的界面有生成Pt2Sn3 和Pt3Sn………………………………..…………….…………36
圖2-11 在三種不同溫度下Pt熔融於SnPb(60/40)浴中………………36
圖2-12由TEM圖觀察由Pt-Sn反應生成的介金屬化合物為PtSn4.…37
圖2-13為Pt/Sn/Cu的三明治結構示意圖………………………..…….37
圖 2-14在250℃下觀察Pt/Sn/Cu的三明治結構，在不同迴焊時間由BSE SEM觀察後所得的影像……………………………..………....…..38
圖2-15 XRD圖顯示在250℃Sn/Pt迴焊一小時後生成的PtSn4的擇優取向………………………………………………………………….……....39
圖4-1 Pt-1試片在基板溫度350 ℃下將Pt 蒸鍍於NaCl的(001)基材上，爐冷至室溫經過TEM觀察後的選區繞射圖。鑑定數據列於表二…...40
圖4-2 試片Pt-1的明場影像…………………………..………………..41
圖4-3 Pt-1試片由(200) Pt點形成的暗場影像..…………………..…….41
圖4-4 Pt-2試片在基板溫度400℃下蒸鍍於NaCl (001)基材上， 再爐冷至室溫由TEM 分析的選區繞射圖。與Pt-1鑑定一致………………..42
圖 4-5 Pt-2試片的明場影像..………………………………..……...…..42
圖 4-6 Pt-2試片由(200) Pt點形成的暗場影像……...…………..……..43
圖 4-7 A100試片在基板溫度400℃下蒸鍍鉑於NaCl (001)基材上， 再降溫至100 ℃蒸鍍錫而後爐冷至室溫由TEM 分析的選區繞射圖。金屬並未與Pt反應，鑑定結果列於表三………………………………..…...43
圖 4-8 A100試片的明場影像……………………………...………..…..44
圖4-9 A100試片取(200)Pt點形成的Pt暗場影像…………………..…44
圖 4-10 A100試片取部份(101)sn環形成的Sn暗場影像………..……..45
圖 4-11在基板溫度400 ℃下蒸鍍鉑於NaCl (001)基材上， 再降溫至150℃蒸鍍錫而後爐冷至室溫，A150-1試片由TEM 分析的選區繞射圖。鑑定為PtSn4(表四)….................................................................................45
圖 4-12 A150-1試片的明場影像……………………………….………46
圖 4-13 A150-1試片取部份PtSn4環形成的PtSn4暗場影像………..…46
圖 4-14 在基板溫度430 ℃下蒸鍍鉑於NaCl (001)基材上， 再降溫至150 ℃蒸鍍錫而後爐冷至室溫，A150-2試片TEM 分析的選區繞射圖。鑑定為PtSn4(表五)…………………………………………….……...…47
圖 4-15 A150-2試片的明場影像……………………………………..…47
圖4-16 A150-2試片圈選(020)Pt暗場影像………………….……….…48
圖4-17 A150-2試片圈選(004) PtSn4的暗場影像……………………...48
圖4-18 A 200試片在基板溫度400℃下蒸鍍鉑於NaCl (001)基材上， 再降溫至200℃蒸鍍錫而後爐冷至室溫由TEM 分析後的選區繞射圖。鑑定為PtSn (表六)…………………………………………………...……..49
圖 4-19 A 200試片的明場影像…..………………………………....…..49
圖 4-20 A 200試片圈選(200)Pt暗場影像………..……..…...................50
圖 4-21 A 200試片圈選(101 ‾1)PtSn暗場影像…………………......……50
圖 4-22 B100 試片在基板溫度430℃蒸鍍鉑於NaCl (111) 基材上， 再降溫至100℃蒸鍍錫而後爐冷至室溫由TEM 分析後的選區繞射圖。介金屬化合物結果鑑定為PtSn4(表七)……………………………….…....51
圖 4-23 B100試片的明場影像……………..…………………..……….51
圖 4-24 B100試片圈選(220)Pt暗場影像……………………..………..52
圖 4-25 B100試片圈選(113)PtSn4的暗場影像……………………..….52
圖 4-26 B 200 試片在基板溫度430℃下蒸鍍鉑於NaCl (111) 基材上， 再降溫至200℃蒸鍍錫而後爐冷至室溫由TEM 分析後的選區繞射圖。結果鑑定為PtSn(表八)……………………………………………...…...53
圖 4-27 B 200試片的明場影像...……………………………..……...…53
圖 4-28 B 200圈選(220)Pt的暗場影像………………..……..…………54
圖4-29 B 200試片圈選部份(101 ‾0)、(101 ‾1)、(101 ‾2)環形成的PtSn暗場影像…………………………………………………………………….…54
圖4-30由B200試片利用HRTEM所得到的晶格影像圖，顯示最小的PtSn4晶粒大約為5 nm………………………………………………...…55
圖 4-31 isotropic材料的異質成核圖[18]…………….……………...….55

附錄
1.PtSn的JCPDS file……………………………....……56
2. Pt3Sn的JCPDS file………………………………....56
3. PtSn4的JCPDS file……………………………..…..57

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