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Oxidation reaction kinetics on Ti(0001) surface studied by real-time monitoring methods of XPS, UPS, and RHEED combined with AES

XPS, UPS、及び、AES/RHEED複合装置によるリアルタイムモニタで研究されたTi(0001)表面の酸化反応速度論

高桑 雄二*; 小川 修一*; 大平 雅之*; 石塚 眞治*; 吉越 章隆 ; 寺岡 有殿; 水野 善之*; 山内 康弘*; 本間 禎一*

Takakuwa, Yuji*; Ogawa, Shuichi*; Ohira, Masayuki*; Ishizuka, Shinji*; Yoshigoe, Akitaka; Teraoka, Yuden; Mizuno, Yoshiyuki*; Yamauchi, Yasuhiro*; Homma, Teiichi*

Ti(0001)-1$$times$$1清浄表面の酸素分子による酸化過程をXPS, UPS, AES/RHEEDの各種表面分析方法でリアルタイムモニタした。それによって以下の結論を得た。酸化層はTi(0001)表面に$$sqrt{3}$$$$times$$$$sqrt{3}$$構造を持ってエピタキシャル成長する。表面荒さは周期的に変化する。その周期は仕事関数のそれと一致する。低酸化状態(TiO)が酸素の解離吸着に大きな影響を与える。酸化膜は673Kで容易に熱分解する。分解中はTiO$$_{2}$$からTiOへの還元が起こる。

Oxidation processes of Ti(0001)-1$$times$$1 clean surface were analyzed by real-time monitoring using a variety of surface analysis methods of XPS, UPS, and AES/RHEED. Following conclusions were obtained by these observations. Oxide layer grows epitaxially at the Ti(0001) surface with a $$sqrt{3}$$$$times$$$$sqrt{3}$$ structure. Surface roughness changes periodically. The period is consistent with that of work function. Low oxidation state (TiO) plays a dominant role in the dissociative adsorption of oxygen molecules. The oxide layer decomposes easily at surface temperature over 673 K. The TiO$$_{2}$$ structure reduces to TiO during thermal decomposition.

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