線照射したPt及びPdエピタキシャル膜のRBS/channeling解析

RBS/channeling analysis of epitaxial Pt and Pd films irradiated with Co -ray

山本 春也; 島田 明彦; 宮下 敦巳; 箱田 照幸

Yamamoto, Shunya; Shimada, Akihiko; Miyashita, Atsumi; Hakoda, Teruyuki

白金(Pt), パラジウム(Pd)は、水素分子を水素原子に解離させる触媒として水素センサーに用いられている。線環境下で水素センサーを使用するためには、空気の放射線分解により生成されるオゾンや窒素酸化物等がPt及びPd触媒に及ぼす影響を検討する必要がある。本研究では、高い結晶性のPt(111)及びPd(111)エピタキシャル薄膜を作製し、その空気下線照射による表面組成、結晶性のわずかな変化をラザフォード後方散乱/channeling法, X線光電子分光法により評価した。その結果、Pd膜では、2.5MGyの照射により表面から約10nmの領域で酸化物の形成が確認された。また、表面に窒素の存在も確認され、空気中窒素の放射線分解生成物である硝酸と表面酸化との関連性が示唆された。一方、Pt膜では、5MGyの照射でも酸化物の形成が確認できなかったことから、線照射下の触媒としてPtがより有望な素材であることがわかった。

Platinum (Pt) and Palladium (Pd) have been used in solid-state hydrogen sensors as a catalysis which acts to dissociate hydrogen molecules into protons and electrons. To apply solid-state hydrogen sensors under -ray radiation, it is essential to understand the effects of -ray radiation on crystal structure of Pt and Pd. Rutherford backscattering spectrometry (RBS) combined with channeling has been used to examine crystal structure and composition of surface region. Thus, preparation of epitaxal films which can be analysis by RBS/channeling allow us to understand the influence of -ray radiation on structure of the thin films. In the present study, epitaxial Pt and Pd films were grown on sapphire substrates by an rf magnetron sputtering. The crystallographic orientation and surface chemical states were characterized by X-ray diffraction and X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS). RBS/channeling analysis was performed to characterize the epitaxial films by employing He ions with the energy of 2.0 MeV. The epitaxial films were irradiated with Co -ray ( 5 MGy) at RT in a sealed glass vessel in the air. The results of RBS and XPS suggest that enhanced oxidation of Pd films is related to nitric acid in air produced by -ray radiation.