Effects of vibrational and rotational excitations on the dissociative adsorption of O on Cu surfaces

銅表面での酸素分子の解離吸着における振動及び回転励起の効果

盛谷 浩右*; 津田 宗幸*; 寺岡 有殿; 岡田 美智雄*; 吉越 章隆 ; 福山 哲也*; 笠井 俊夫*; 笠井 秀明*

Moritani, Kosuke*; Tsuda, Muneyuki*; Teraoka, Yuden; Okada, Michio*; Yoshigoe, Akitaka; Fukuyama, Tetsuya*; Kasai, Toshio*; Kasai, Hideaki*

X線光電子分光を用いて0.5eVの超熱酸素分子ビームによる銅(111), (100), (110)表面の酸化反応過程を調べた。分子線のノズル温度を上げると、ノズル温度1000Kまでは酸素の吸着確率が上がるが、1400Kでは吸着確率が下がることがわかった。第一原理計算によりもとめた銅表面上の酸素解離吸着反応の断熱ポテンシャルと合わせて考察すると、このようなノズル温度依存性は、酸素分子の振動励起は酸素分子の解離吸着を促進するが、回転励起が解離吸着を阻害することを示している。

We report an X-ray photoemission study of the dissociative adsorption of O at Cu(111), (001), and (110) surfaces with an O molecular beam generated with a variable temperature nozzle. The O-uptake curves, which are produced from precisely measured O-1s peaks, indicate that the dissociative absorption is enhanced as the nozzle temperature is increased up to 1000 K for the normal incidence of O at a kinetic energy of 0.5 eV. However, further increasing the nozzle temperature to 1400 K reduces the probability of dissociativeadsorption. These results suggest that vibrational excitations of incident O assist dissociative adsorption while rotational excitations hinder it.