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報告書

Ti(0001)表面における超音速酸素分子ビーム誘起初期酸化反応

小川修一*; 高桑雄二*; 石塚眞治*; 水野善之*; 頓田英機*; 本間禎一*; 寺岡有殿; 吉越章隆; 盛谷浩右; 鉢上隼介

JAERI-Tech 2004-046, 25 Pages, 2004/06

JAERI-Tech-2004-046.pdf:2.51MB

Ti(0001)表面の初期酸化過程を調べるために、SPring-8のBL23SUに設置されている表面化学実験ステーションの表面化学反応分析装置を用いて、酸素分子の初期吸着係数の並進運動エネルギー依存性を調べた。その結果、酸素分子の並進運動エネルギーが増加すると初期吸着係数は単調に低下していくことが明らかとなった。また初期吸着係数の酸素分子ビーム入射角度依存性を調べた。その結果、初期吸着係数は分子ビームの入射角度に依存せず一定であることがわかった。以上のことからTi(0001)表面への酸素分子の解離吸着過程はTrapping-mediated dissociative adsorption機構で進行すると結論される。

論文

Ti(0001)表面酸化における極薄酸化膜成長と酸化状態

高桑雄二*; 石塚眞治*; 吉越章隆; 寺岡有殿; 盛谷浩右; 小川修一*; 水野善之*; 頓田英機*; 本間禎一*

真空, 47(6), p.457 - 461, 2004/06

https://doi.org/10.3131/jvsj.47.457

Ti(0001)表面の酸化反応を400 $^{circ}$ C, 3.710 $^{-6}$ Paの反応条件のもとで放射光を用いてその場リアルタイム光電子分光観察した。酸素の吸着曲線は45-85Lで一旦台形状になるが、その後増加した。この再増加はTiの酸化状態がTiOからTiO $_{2}$ に変化することに伴って起こる。結局、酸素の吸着曲線の特異的な変化はTiの酸化状態の変化に対応していることがわかった。

論文

リアルタイム光電子分光によるTi(0001)表面酸化反応の「その場」観察

高桑雄二*; 石塚眞治*; 吉越章隆; 寺岡有殿; 水野善之*; 頓田英樹*; 本間禎一*

表面科学, 24(8), p.500 - 508, 2003/08

https://doi.org/10.1380/jsssj.24.500

Ti(0001)表面の酸素分子による初期酸化過程の温度依存性を低エネルギー電子回折(LEED)とリアルタイム光電子分光で解析した。LEEDから酸化膜がエピタキシャル成長することが明らかとなった。酸素の光電子分光から酸素の拡散が温度によって促進され、400 $^{circ}$ Cで7nmにもなることが明らかになった。Tiの光電子分光から表面近傍ではTiO $_{2}$ が主であるが界面ではTiOやTi $_{2}$ O $_{3}$ も存在することが明らかになった。

論文

Real-time monitoring of oxidation on the Ti(0001) surface by synchrotron radiation photoelectron spectroscopy and RHEED-AES

高桑雄二*; 石塚眞治*; 吉越章隆; 寺岡有殿; 山内康弘*; 水野善之*; 頓田英樹*; 本間禎一*

Applied Surface Science, 216(1-4), p.395 - 401, 2003/06

https://doi.org/10.1016/S0169-4332(03)00453-7

被引用回数：19 パーセンタイル：64.2(Chemistry, Physical)

SPring-8の原研軟X線ビームラインBL23SUに設置した「表面反応分析装置」を用いてTi(0001)表面のO $_{2}$ 分子による酸化素過程を放射光による光電子分光法で実時間その場観察した。また、東北大学において反射高速電子線回折(RHEED)とオージェ電子分光(AES)によっても実時間その場観察を行った。酸素分圧を210 $^{-7}$ Torrから810 $^{-8}$ Torrの範囲とし、表面温度を473Kまたは673Kとした。光電子分光観察ではTi-2pとO-1s光電子スペクトルの時間発展を観察することで、清浄Ti表面がTiO $_{2}$ 変化する様子が観察された。また、RHEED-AES測定においては反射電子線強度とO-KLLオージェ電子強度が時間に依存した振動構造を示した。これらの実験結果から酸化されたTi(0001)表面の粗さの変化は表面の金属層の消失ばかりでなく、酸化結合状態の変化にも関係していることが明らかとなった。

論文

Time-resolved photoelectron spectroscopy of oxidation on the Ti(0001) surface

高桑雄二*; 石塚眞治*; 吉越章隆; 寺岡有殿; 水野善之*; 頓田英樹*; 本間禎一*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 200, p.376 - 381, 2003/01

https://doi.org/10.1016/S0168-583X(02)01726-3

被引用回数：10 パーセンタイル：56.43(Instruments & Instrumentation)

Tiは耐食性,耐熱性に優れた性質から今日広く使われている。Ti表面は活性であるため酸化による不動態化が必要であるが、Ti酸化膜の形成過程についてはよく理解されていない。本研究では極薄膜のTi酸化膜の形成過程における化学結合状態を調べることを目的としてTi(0001)表面の初期酸化過程を放射光を用いた時間分解光電子分光でその場観察した。実験には原研ビームラインBL23SUの表面反応分析装置を用いた。Ti-2p,O-1sの光電子スペクトルをそれぞれ40eV,10eVの広い範囲にわたって短時間で計測して時間発展を観察することに成功した。酸化の初期においては最表面Tiの酸化に伴い内殻準位のエネルギーがシフトしたTiの成分が減少し、酸化の進行に伴って再び最表面にTi層が出現するとともに酸化が再び進行することがわかった。