表面ポラリトン励起ラマン分光法による膜成長機構の研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05453083
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 八田 有尹 東北大学, 工学部, 教授 (70005502)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 裕史 東北大学, 工学部, 助手 (50236022) ; 和田山 智正 東北大学, 工学部, 助教授 (20184004)
• Keywords: 薄膜 / 表面ポラリトン / ラマン分光 / 光反応 / 光分解 / 膜成長 / 析出反応 / 熱分解

Research Abstract

CCD光検出器を装着したラマン測定装置を用いて,アルゴンイオンレーザーによる銀および白金上の鉄ペンタカーボニル,Fe(CO)_5,の低温薄膜のラマン散乱を測定した。1×10^<-7>Torrに排気した容器にFe(CO)_5ガスを導入し50nm以下の厚さの固体膜を136Kの銀あるいは白金蒸着膜上に形成させた。Fe(CO)_5は熱や光により分解してクラスター,Fe_x(CO)_y,を形成すると言われているが,その構造は明らかではない。本研究では上記の薄膜の温度変化および可視レーザー,紫外光照射に伴うラマンスペクトルの変化についてまず明らかにした。136KのAg表面上に形成したFe(CO)_5膜のラマンスペクトルにはCO伸縮振動に基づくバンドが2110,2030,1995,1985cm^<-1>に,またFe-CまたはFe-COの曲げ振動によるバンドが423,455,485,562cm^<-1>に観測された。これらのバンドはいずれも膜の温度上昇と共に強度が直線的に減少し,253Kでほとんど消失した。同様の結果がPt表面の膜についても得られたが,温度上昇に伴うバンド強度の減少は指数関数的となった。これらのバンド強度減少は,Fe(CO)_5の熱分解によってクラスターとなったか,あるいはFeとCOを生成したためと思われる。Pt表面における急速なラマンバンドの減少はPtがAgと比較して活性であることを示している。基板を136Kに保持したままレ-ザ-光(λ=514.5nm)を照射し続けるとAg,Ptいずれにおいても2030,1995,1985cm^<-1>のバンド強度が相対的に減少し,新たに1865cm^<-1>に弱いバンドが観測された。このバンドは,振動数から判断してクラスター中に存在するFe-Fe構造の二つのFe原子にまたがって結合したCOの伸縮振動に帰属できると思われる。またAg上でのラマン強度はPt上と比べて一般に強いことからAg表面では表面増強ラマン散乱(SERS)が生じている可能性がある。紫外光照射によるスペクトル変化の詳細について現在実験を進めている。