固体表面における光刺激脱離のダイナミクス

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11640327
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 田中 慎一郎 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (00227141)
• 研究分担者: 鎌田 雅夫 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 助教授 (60112538)
• キーワード: 固体表面 / 光刺激脱離 / 内殻励起 / シンクロトロン放射光 / 光電子分光 / TiO_2 / H_2O / コインシデンス分光

研究概要

固体表面と光の相互作用についての一般的知見を得るために、いくつかの系について、内殻励起・緩和状態と、それによって起こる表面からのイオン脱離の関係を詳細に研究した。研究に用いた手法は、シンクロトロン放射光と組み合わせた電子・イオンコインシデンス分光法である。代表的なものついて記すと、まず TiO_2(110)表面からの酸素イオン脱離についてである。TiO_2には、金属(Ti)の内殻電子と配位子(O)の内殻電子の2種類があるが、両者を励起した場合に起こる反応は異なっており、酸素を励起すると原子内多電子励起・緩和によって酸素イオンが脱離し、Tiを励起するとTi内殻に形成される正孔ポテンシャルによってd-p軌道混成を通じた電荷移動が起こり、同時に価電子の組替えが起こることにより酸素イオンが脱離することを見出した。これは従来信じられてきたKFモデル(原子間オージェによって電荷移動が起こる)を塗り替える新しいモデルである。分子結晶表面からの脱離の例として、氷表面の研究も行い、脱離する水素が結合している酸素の束縛エネルギーは固体中のそれと異なっていることを明確かつ定量的に示した。これはコインシデンス分光法が優れた原子選別的な表面分析法として使えることを示している。さらに、共同研究者と共に様々な物質(Si表面上のフッ素、シリコン化合物)などについて同様の研究を行い、内殻励起と光刺激脱離に関する重要な知見を得た。また、価電子帯の励起・脱励起のダイナミクスを研究するために、フェムト秒レーザーによる2光子光電子分光装置を現在開発中である。

研究成果

• [文献書誌] M.Nagasono,K.Mase,S.Tanaka,T.Urisu.: "Study of ion desorption induced by resonant core-electron excitation of isolated NH_3 monolayer adsorbed on a Xe film using Auger electron photoion coincidence spectroscopy"Jpn.J.Appl.Phys.. 38. 325-327 (1999)
• [文献書誌] Kazuhiro Mase,Shin-ichiro Tanaka.: "An electron ion coincidence spectroscopy study of ion desorption induced by core-electron transitions of surfaces"Jpn.J.Appl.Phys.. 38. 233-238 (1999)
• [文献書誌] Kazuhiro Mase,Mitsuru Nagasono,Shin-ichiro Tanaka.: "Mechanism of Ion Desorption Induced by Core-Electron Transitions of Condensed Molecules and Adsorbates : Studied by Electron Ion Coincidence Spectroscopy"J.Electron.Spectros Relat.Phenom.. 101-103. 13-16 (1999)
• [文献書誌] S.Nagaoka,K.Mase,M.Nagasono,S.Tanaka,T.Urisu,J.Ohshita,U.Nagashima.: "Site-specific phenomena in Si : 2p core-level photoionization of X_3 Si(CH_2)S_nSi(CH_3)_3(X =F or CI,n=0-2)condensed on a Si(111)surface"Chem.Phys.. 249. 15-27 (1999)
• [文献書誌] K.Mase,S.Tanaka,S.Nagaoka,T.Urisu: "Ion Desorption Induced by Core-electron Transitions Studied with Electron-ion Coincidence Spectroscopy"Surf.Sci.. (印刷中).
• [文献書誌] S.Tanaka,K.Mase,M.Nagasono,S.Nanagaoka,M.Kameda,: "Electron-Ion Coincidence Study for the TiO_2(110) Surface"Surf.Sci.. (印刷中).
• [文献書誌] S.Tanaka,K.Mase,M.Nagasono,S.Nagaoka,M.Kamada,E.Ikenaga,T.Sekitani,K.Tanaka: "Electron-Ion Coincidence Spectroscopy as a New Tool for Surface Analysis-an Application to the Ice Surface"Jpn.J.Appl.Phys.. (印刷中).