超音速酸素分子ビームによる並進運動エネルギー誘起Ti(0001)表面酸化反応

Translational kinetic energy induced oxidation on Ti(0001) surfaces using a supersonic O beam

小川 修一*; 高桑 雄二*; 石塚 眞治*; 吉越 章隆 ; 寺岡 有殿; 盛谷 浩右*; 水野 善之*

Ogawa, Shuichi*; Takakuwa, Yuji*; Ishizuka, Shinji*; Yoshigoe, Akitaka; Teraoka, Yuden; Moritani, Kosuke*; Mizuno, Yoshiyuki*

酸素分子が室温のTi(0001)-11表面に吸着するときの初期吸着確率を並進運動エネルギーの関数としてリアルタイム光電子分光法で測定した。O 1s光電子スペクトルは三つの成分(A, B, C)でよくフィッティングできた。成分Aの結合エネルギーは528.8eVであり、成分BとCはそれからそれぞれ+0.7eV, +1.6eVシフトしている。酸素ビームを照射していくと成分AとCがおもに現れて、成分Bは潜在時間を置いて後に現れてくる。これは二種類の化学吸着状態が初期に形成されることを意味している。初期吸着確率の入射エネルギー依存性は成分AとCで大きく異なることがわかった。すなわち、成分Cの初期吸着確率は入射エネルギーとともに単調に減少し、0.5eV以上ではほぼ一定であるが、成分Aのそれは0.5eVまで急激に減少し、その後、緩やかに増加して再び減少し、0.9eVと1.8eVで極大を示した。成分AとCで観察された初期吸着確率の入射エネルギー依存性は物理吸着状態を経た解離吸着や直接的な解離吸着と解釈された。

The initial sticking probability of O molecule on a Ti(0001)-11 surface at room temperature was measured as a function of translational kinetic energy by real-time photoelectron spectroscopy. The O 1s photoelectron spectra can be fitted well with three components A, B, and C, where the chemical shift of component B and C are +0.7 and +1.6 eV relative to the binding energy of component A (528.8 eV). Upon exposing to the O beam, component A and C appear dominantly and component B grows with an incubation time, indicating that two kinds of chemical adsorption states are concerned with dissociative adsorption of O molecule at the initial stage. The incident energy dependence of initial sticking probability shows quite different behaviours between component A and C: initial sticking probability of component C decreases monotonously with incident energy and is almost constant above 0.6 eV, while initial sticking probability of component A shows a rapid decrease followed by a gradual increase with a minimum at 0.5 eV and then decreases with two small maxima at 0.9 and 1.8 eV. The observed incident energy dependence of initial sticking probability for component A and C are discussed in terms of a trapping-mediated dissociative adsorption and a direct dissociative adsorption process.