遷移金属表面の酸化過程のリアルタイム光電子分光観察

Oxidation reaction kinetics on transition metal surfaces observed by real-time photoelectron spectroscopy

小川 修一*; Zhang, B.*; 吉越 章隆 ; 高桑 雄二*

Ogawa, Shuichi*; Zhang, B.*; Yoshigoe, Akitaka; Takakuwa, Yuji*

放射光を用いたリアルタイム光電子分光法により、Ti(0001)およびNi(111)表面での酸化反応速度を観察し、酸化状態および酸化物の厚さを測定した。Ti(0001)表面が1.2nmのTiOで完全に覆われた後、400CでTiイオンがTiO表面に拡散することにより、n型TiOの急速な成長が進行した。TiO表面での酸素の取り込みが飽和しているということは、TiO表面への酸素の付着係数が無視できるほど小さく、TiのTiO表面への偏析がTiOの成長を開始するきっかけになっていることを示している。350CのNi(111)表面では、熱的に安定なNiOが優先的に進行し、その後、p型NiOの成長が始まった。NiO厚さの時間変化は対数成長モデルで表され、NiO成長はNiO表面への電子のトンネル現象に支配されている。

The oxidation reaction kinetics on Ti(0001) and Ni(111) surfaces were observed by real-time photoelectron spectroscopy using synchrotron radiation to measure the oxidation state and oxide thickness. After the Ti(0001) surface was wholly covered by TiO with a thickness of 1.2 nm, the rapid growth of n-type TiO proceeded through the diffusion of Ti ions to the TiO surface at 400C. A saturation of oxygen uptake on the TiO surface indicates that the O sticking coefficient on the TiO surface is negligibly small and the segregation of Ti to the TiO surface is a trigger to initiate the TiO growth. On the Ni(111) surface at 350C, a thermally stable NiO proceeded preferentially and then the growth of p-type NiO was initiated. The time evolution of NiO thickness was represented by a logarithmic growth model, where the NiO growth is governed by the electron tunneling to the NiO surface.