超音速酸素分子線によるNi単結晶表面の酸化膜形成ダイナミクス

Oxide layer formation dynamics at Ni single crystal surfaces by supersonic oxygen molecular beam

寺岡 有殿; 岩井 優太郎*; 井上 敬介*; 吉越 章隆 ; 岡田 隆太

Teraoka, Yuden; Iwai, Yutaro*; Inoue, Keisuke*; Yoshigoe, Akitaka; Okada, Ryuta

Ni単結晶の(111)面と(001)面を試料とし、それらの酸化反応に与える酸素分子の並進運動エネルギー効果を研究している。実験は大型放射光施設SPring-8の原子力機構専用軟X線ビームライン:BL23SUの表面化学実験ステーションを用いて行った。酸素分子の並進運動エネルギーを最大2.3eVとしてNi清浄表面に超音速酸素分子線を照射し、酸化膜が成長する過程を単色軟X線放射光を用いた光電子分光法でその場観察した。(111)面では室温の酸素ガスに曝した場合が最も反応速度が小さく、1eV付近で一旦極大を示し、2.3eV付近でさらに大きな反応速度を示した。(001)面の場合は、酸素ガスに曝した場合が最も反応速度が大きく、2.3eV付近での増大現象は見られない。(111)面では活性化吸着機構により反応確率が大きくなり、ポテンシャルエネルギー障壁が1eVと2.3eV以上の領域に存在することを示唆し、(001)面では低並進運動エネルギーでは物理吸着状態を経由した解離吸着が起き、その後に活性化吸着が主になるが、ポテンシャルエネルギー障壁は1.6eV付近にひとつ存在することを示唆している。

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