Role of steps in oxide formation on stepped Cu surfaces using a hyperthermal O molecular beam

超熱酸素分子ビームを用いた段差のある銅表面での酸化物生成における段差の役割

岡田 美智雄*; Vattuone, L.*; Savio, L.*; 盛谷 浩右*; 寺岡 有殿; 笠井 俊夫*; Rocca, M.*

Okada, Michio*; Vattuone, L.*; Savio, L.*; Moritani, Kosuke*; Teraoka, Yuden; Kasai, Toshio*; Rocca, M.*

Cu(410)の傾斜表面でのCuOとCuOの生成に関して詳細に報告する。高分解能電子エネルギー損失分光から、酸素に暴露した場合は高温でCuOが生成する。しかし、放射光を用いたX線光電子分光では、酸素暴露によるCuO生成の効率が極めて小さいことを見いだした。一方では、Cu(410)表面に2.2eVの超熱酸素分子線を照射すると室温でもCuO生成に効率的であることがわかった。O-1sと価電子帯の光電子スペクトルから、CuOの生成が確認されている。さらに、そのようなCuOの生成は分子線がテラスに入射するかステップに入射するかといった入射方位角に強く依存する。100K位の低温では準安定なCuO相があるが、これは加熱によって安定なCuOに変化する。

We report the detailed studies on the initial oxidation process of the CuO and CuO formation on stepped surfaces of Cu(410). From high-resolution electron energy-loss spectroscopy, CuO formation is verified at high temperature for thermal O exposure. However, from synchrotron radiation photoemission spectroscopy we found the efficiency of CuO formation to be quite low for thermal O exposure. On the contrary, hyperthermal oxygen molecular beam (HOMB) at 2.2 eV was efficient for the fabrication of CuO even at room temperature. The O-1s and valence-band XPS spectra clearly demonstrated the CuO formation induced by the HOMB. Furthermore, such CuO formation depended strongly on the azimuthal direction of the incident HOMB, impinging dominantly either on a terrace or on a step. At low temperature of around 100 K, we found the nucleation of a metastable CuO phase which evolved into stable CuO when the crystal was heated.