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研究生： 曾盛皇
論文名稱： α-Al2O3(10-10)面與(0001)面退火後的顯微結構變化
The variation of α-Al2O3(10-10) and (0001) surfaces in different annealing time and temperatures
指導教授： 徐統
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 材料科學工程學系
Materials Science and Engineering
論文出版年： 2006
畢業學年度： 94
語文別： 中文
論文頁數： 82
中文關鍵詞： α-Al2O3 、表面分析
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    • α-Al2O3的(10-10)面與(0001)面，在退火過程中都會分裂成兩個能量較低的小面(facet)。我們改變退火溫度與持溫時間，希望能觀察不同溫度與不同持溫時間對其表面形貌變化的影響。
    (10-10)面在退火過程中會形成山頂–山谷結構(hill-and-valley structure)。研究發現溫度與持溫時間對表面形貌均有影響。退火溫度在1200℃~1400℃間都有明顯的山頂–山谷結構出現，而800℃是目前發現有山頂–山谷結構的最低溫度，但小面的尺度減小許多。在1200℃~1400℃溫度間，表面形貌會隨持溫時間有明顯成長現像，不過成長過程有所不同。
    (0001)面在退火過程中會形成梯田-台階結構(terrace-and-step structure)。研究發現溫度在1400℃時，表面形貌隨持溫時間會有成長現象，成長方向以<1-210>方向為主。發現最小的台階高度為0.2 nm左右，為單原子台階，這是可能的最小台階高度。

    致謝 摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅰ 目錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅱ 圖表目錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅴ 1.緒論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 1.1.α-Al2O3的機械與物理性質．．．．．．．．．．．．．．．2 1.2.α-Al2O3的應用領域．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 1.3.單晶α-Al2O3的製造方法．．．．．．．．．．．．．．．4 1.4.表面分析的重要性．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 2.α-Al2O3的晶體結構．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 3.文獻回顧．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 3.1.實驗觀察部份．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 3.2.理論計算部份．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 3.3.(10-10)與(0001)面相關文獻．．．．．．．．．．．．．14 3.3.1.(10-10)面部份．．．．．．．．．．．．．．．．．14 3.3.2.(0001)面部份．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 3.3.3.論文的研究方向．．．．．．．．．．．．．．．．．18 4.分析儀器介紹．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19 4.1.原子力顯微鏡．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19 4.2.掃描式電子顯微鏡．．．．．．．．．．．．．．．．．．21 4.3.反射式電子顯微鏡．．．．．．．．．．．．．．．．．．22 5.實驗過程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25 5.1.實驗規劃．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25 5.2.實驗過程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25 5.2.1.樣品的切割．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25 5.2.2.清潔程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26 5.2.3.退火熱處理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26 5.2.4.表面分析量測．．．．．．．．．．．．．．．．．．27 6.結果與討論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29 6.1.(10-10)面部分．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29 6.1.1.(10-10)面表面形貌．．．．．．．．．．．．．．．29 6.1.2.退火溫度因素．．．．．．．．．．．．．．．．．．30 6.1.2.1.AFM結果．．．．．．．．．．．．．．．．．30 6.1.2.2.SEM結果．．．．．．．．．．．．．．．．．31 6.1.2.3.REM結果．．．．．．．．．．．．．．．．．32 6.1.3.持溫時間因素．．．．．．．．．．．．．．．．．．32 6.1.3.1.表面形貌在1400℃隨持溫時間的變化．．．．．32 6.1.3.2.表面形貌在1300℃隨持溫時間的變化．．．．．33 6.1.3.3.表面形貌在1200℃隨持溫時間的變化．．．．．34 6.1.4.綜合結果及與其他文獻的比較．．．．．．．．．35 6.2.(0001)面部分．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38 6.2.1.(0001)面表面形貌．．．．．．．．．．．．．．．．38 6.2.2.持溫時間因素．．．．．．．．．．．．．．．．．．38 6.2.3.最小的台階高度．．．．．．．．．．．．．．．．．40 7.結論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41 7.1.結論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41 7.2.未來的工作方向．．．．．．．．．．．．．．．．．．．44 參考文獻．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．80

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