Experimental and theoretical studies on oxidation of Cu-Au alloy surfaces; Effect of bulk Au concentration

Cu-Au合金表面酸化の実験および理論研究; バルクAu濃度の効果

岡田 美智雄*; 津田 泰孝*; 岡 耕平*; 小島 一希*; Dio, W. A.*; 吉越 章隆 ; 笠井 秀明*

Okada, Michio*; Tsuda, Yasutaka*; Oka, Kohei*; Kojima, Kazuki*; Dio, W. A.*; Yoshigoe, Akitaka; Kasai, Hideaki*

超熱酸素分子ビームを使ったCuAu(111), CuAu(111)およびAuCu(111)などのCu-Au合金表面酸化に関する実験および理論研究の結果を報告する。清浄(111)表面に対応する最表面層がAu偏析によって形成された。これが、バルク中へのさらなる酸化を抑制層として機能する。保護層中のAu濃度が高いほど、保護特性は優れていた。Cu-Au合金3種類のうちAuCu(111)が超熱酸素分子ビームの場合も含めて解離吸着に対して安定であった。以上の保護特性が300K以上の酸化に対して崩壊することを見出した。

We report results of our experimental and theoretical studies on the oxidation of Cu-Au alloy surfaces, viz., CuAu(111), CuAu(111), and AuCu(111), using hyperthermal O molecular beam (HOMB). We observed strong Au segregation to the top layer of the corresponding clean (111) surfaces. This forms a protective layer that hinders further oxidation into the bulk. The higher the concentration of Au in the protective layer formed, the higher the protective efficacy. As a result, of the three Cu-Au surfaces studied, AuCu(111) is the most stable against dissociative adsorption of O, even with HOMB. We also found that this protective property breaks down for oxidations occurring at temperatures above 300 K.