利用奈米薄膜旋轉方式探究奈米晶粒旋轉各樣界面形成的原因，以反應式離子濺鍍在NaCl (100)、(110)、(111)、和(112)的單晶基材上生成氧化鎳(100)、(110)、(111)、和(112)的奈米薄膜，將不同之薄膜重疊並以較低溫100 ℃進行熱處理1小時，使得奈米晶粒旋轉至一介穩態界面，並利用電子顯微鏡去觀察各介穩態界面，並分析其晶向關係與結構。結果得到8組文獻沒報導的介穩晶向關係，
分別是:
2’晶向關係[11 ]( 10)//[01 ]( 11)
2’’晶向關係[00 ]( 10)//[ 0 ]( 11)
4e1晶向關係[13 ]( 12)//[110](00 1)
4’晶向關係[1 1]( 12)//[0 0](00 1)
4e2晶向關係[13 ]( 12)//[100](00 1)
5’晶向關係[ 1 ]( 12)// [01 ] ( 11)
6”晶向關係 [110]( 12)// [001] ( 10)
6’’’晶向關係 [110]( 12)// [ 1] ( 10)

A nanofilm rotation method is developed to study the rotation of nanograins and the formation of various low energy interfaces. Epitaxial (100), (110), (111) and (112) NiO nanofilms are prepared by ion beam sputtering onto the (100), (110), (111) and (112) surfaces of NaCl single crystal. By overlapping of the above films with an angle difference, and annealing at relatively low temperatures 100 ℃the nanograins are induced to rotate till a metastable interface is reached. The rotation
process and the metastable interfaces are determined by transmission electron microscopy. Many new interfaces between mixed planes are found, and their orientation relationships and structures are analyzed. The study discovered eight groups of metastable orientation relations, respectively, which have not been reported in literatures.
2’ orientation relationship is [11 ]( 10)//[01 ]( 11)
2’’ orientation relationship is [00 ]( 10)//[ 0 ]( 11)
4e1 orientation relationship is [13 ]( 12)//[110](00 1)
4’ orientation relationship is [1 1]( 12)//[0 0](00 1)
4e2 orientation relationship is [13 ]( 12)//[100](00 1)
5’ orientation relationship is [ 1 ]( 12)// [01 ] ( 11)
6” orientation relationship is [110]( 12)// [001] ( 10)
6’’’ orientation relationship is [110]( 12)// [ 1] ( 10)

1. 前言 1
2. 理論基礎與文獻回顧 3
2.1 氧化鎳的結構與性質 3
2.2 NiO在氯化鈉基板之磊晶生長 4
2.3 薄膜沉積理論 4
2.4 濺鍍理論 6
3. 實驗儀器與步驟 7
3.1實驗儀器 7
3.1.1 離子束濺鍍（Ion Beam Sputtering） 7
3.1.2 穿透式電子顯微鏡(Transmission Electron Microscopy，TEM) 8
3.2實驗步驟 9
4. 實驗結果與討論 12
4.1 磊晶NiO在NaCl基板 12
4.2 相異平面之NiO薄膜界面之晶向關係 12
4.3 相異平面之NiO薄膜界面傾斜晶界(Tilt boundaries) 14
4.4 NiO高能量平面 15
4.5 相異平面之NiO薄膜界面的近似共位晶格(Near Coincidence Site Lattices，NCSL) 15
4.6 利用NCSL面積來模擬界面能大小 17
五 結論 20
參考文獻 22
表目錄
表1 紀一真[1]與本實驗所獲得晶向關係總整理，其中Δθ為介穩定界面相對於最穩定同平面界面( 0o)所旋轉的角度 24
圖目錄
圖1 氧化鎳的結構[9] 26
圖2 磊晶薄膜的成長模式[18] 26
圖3 靶材表面原子的交互作用[19] 27
圖4 雙離子束濺鍍系統槍體示意圖 27
圖5 生長於NaCl(100)面上的(100)方位NiO磊晶之SAD[1] 28
圖6 生長於NaCl(110)面上的(110)方位NiO磊晶之SAD [1] 28
圖7 生長於NaCl(111)面上的(111)方位NiO磊晶之SAD [1] 29
圖8 生長於NaCl(112)面上的(112)方位NiO磊晶之SAD [1] 29
圖9 生長於NaCl(100)面上的(100)方位NiO磊晶之BFI[1] 30
圖10 生長於NaCl(100)面上的(100)方位NiO磊晶之DFI[1] 30
圖11 生長於NaCl(100)面上的(100)方位NiO磊晶之Lattice image[1] 31
圖12 NiO ( 11)/NiO (001)在300度熱處理1小時形成穩定界面(1晶向關係)[1] 32
圖13 NiO ( 11)/NiO ( 10)在300度熱處理1小時形成穩定界面(2晶向關係)[1] 32
圖14 NiO (001)/NiO ( 10)在300度熱處理1小時形成穩定界面(3晶向關係) [1] 33
圖15 NiO ( 12)/NiO (001)在300度熱處理1小時形成穩定界面(4晶向關係) [1] 33
圖16 NiO ( 12)/NiO ( 11)在300度熱處理1小時形成穩定界面(5晶向關係) [1] 34
圖18 NiO ( 12)/NiO ( 10)在100度熱處理1小時形成介穩定界面(6’晶向關係) [1] 35
圖19 NiO ( 11)/NiO ( 10)在100度熱處理1小時形成介穩定界面(2’晶向關係) 35
圖20 NiO ( 11)/NiO ( 10)在100度熱處理1小時形成介穩定界面(2”晶向關係) 36
圖21 NiO ( 12)/NiO (001)在100度熱處理1小時形成介穩定界面(4e1晶向關係) 36
圖22 NiO ( 12)/NiO (001)在100度熱處理1小時形成介穩定界面(4’晶向關係) 37
圖24 NiO ( 12)/NiO ( 11)在100度熱處理1小時形成介穩定界面(5’晶向關係) 38
圖25 NiO ( 12)/NiO ( 10)在100度熱處理1小時形成介穩定界面(6”晶向關係) 38
圖26 NiO ( 12)/NiO ( 10)在100度熱處理1小時形成介穩定界面(6’’’晶向關係) 39
圖27 NiO ( 10)/NiO( 11)的原子平面與堆疊模擬圖(2'晶向關係) 40
圖28 NiO ( 10)/NiO( 11)的原子平面與堆疊模擬圖(2'晶向關係) 41
圖29 NiO ( 12)/NiO(001)的原子平面與堆疊模擬圖(4e1晶向關係) 42
圖30 NiO ( 12)/NiO(001)的原子平面與堆疊模擬圖(4'晶向關係) 43
圖31 NiO ( 12)/NiO(001)的原子平面與堆疊模擬圖(4e2晶向關係) 44
圖32 NiO ( 12)/NiO( 11)的原子平面與堆疊模擬圖(5'晶向關係) 45
圖33 NiO ( 12)/NiO( 10)的原子平面與堆疊模擬圖(6”晶向關係) 46
圖34 NiO ( 12)/NiO( 10)的原子平面與堆疊模擬圖(6’’’晶向關係) 47
圖35 NiO ( 12)/NiO( 11)界面在100度熱處理1小時的BFI 48
圖36 NiO ( 12)/NiO( 11)界面在100度熱處理1小時，NiO( 11)的DFI 48
圖37 NiO ( 12)/NiO( 11)界面在100度熱處理1小時，NiO( 12)的DFI 49
圖38 NiO ( 11)/NiO( 10)堆疊面的NCSL面積(nm2)相對於平面[110]方向的夾角(Δθ) 49
圖39 NiO ( 12)/NiO(001)堆疊面的NCSL面積(nm2)相對於平面[110]方向的夾角(Δθ) 50
圖40 NiO ( 12)/NiO(001)堆疊面的NCSL面積(nm2)相對於平面[110]方向的夾角(Δθ) 50

[1]紀一真， 氧化鎳及銀奈米晶粒之旋轉與介面研究。 (2010) 中山大學碩士論文。
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