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STM/STSによる遷移金属酸化物表面ガス分子吸着反応の原子レベル観察

使用STM/STS原子水平观察过渡金属氧化物表面气体分子吸附反应

基本信息

批准号：
05245215
负责人：
小塩高文
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Ashiya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

《はじめに》V_2O_5(010)表面においてバナジウムイオン上端にある2重結合性の酸素(バナジール酸素)および、バナジール酸素の脱離した後のバナジウムイオンは触媒および酸化還元反応の活性サイトとして重要な役割を演ずる。本研究はSTMによりV_2O_5表面原子配列構造の実空間測定を行いSTSにより個々の活性原子サイトのトンネル物性の違いを調べダングリングボンドを有する活性バナジウムイオンや表面バナジール酸素の電子状態を明らかしさらに酸素分子吸着反応の観測を行ったものである。これらは表面ガス分子吸着反応のメカニズム解明のため重要な知見となりまた表面活性サイトの評価にSTMおよびSTSが極て有効であると考える。《結果のまとめ》1.V_2O_5表面のSTM観測酸素欠陥のないV_2O_5は絶縁物に近くそのままSTM測定を行っても原子像は得られない。超高真空中で数百度に加熱しV_2O_5に積極的に酸素欠陥を導入することでn型半導体となる。導電率は加熱温度と時間で酸素欠陥量を調節し変化できる。加熱温度45℃で表面バナジール酸素が部分脱離し550℃で全面脱離する。バナジール酸素の脱離は結晶学的な“C"軸方向に沿って起こることが分かった。V_2O_5表面のSTS観測部分脱離したV_2O_5表面のCITS像はサンプル電圧をV_S<-2Vとしたときバナジール酸素を示し、V_3〜0.5Vではバナジウムイオンの脱離した後のバナジウムイオンにおけるダングリングボンド像を示し、V_S〜2Vでは元から表面に露出していたバナジウムイオン像を示すことが表面電子状態の解析から分かる。とくにバナジール酸素の脱離シたバナジウムイオンのダングリングボンドにはフェルミレベル下占有軌道側に弱くトラップされた電子が存在していることを示している。すなはちバナジウムイオンのイオン原子価がV^<5+>からV^<4+>へと変化する。この価電子は表面酸化還元反応で重要な役割を行うと考えられており、本研究により原子価の変化の実空間原子レベルでの観測に成功した。3.酸素分子の吸着10^<-8>Torrの酸素ガスを10秒間曝露し表面吸着を行った。酸素は“C"軸方向に沿った吸着が見られるが、サンプル電圧の極性を±2Vに変化させて同時測定を行ったところ吸着酸素の場所で同様の像が得られるものがあった。これは表面に酸素が0^<-1>となって吸着し酸素の非占有軌道の状態密度の増加が原因と考えられる。

V_2O_5(010) surface is the most important part of V_2O_5(010) surface, and the most important part of V_2O_5 (010) surface is the most important part. In this study, the atomic arrangement structure of V_2O_5 surface in STM was measured in space. STS was used to modulate the physical properties of active atoms and to determine the electronic state of acid molecules on the surface. The surface activity of STM and STS is very important to understand. 1. The atomic image of V_2O_5 was obtained by STM measurement. In ultra-high vacuum several hundred degrees heating V_2O_5 active acid deficient introduction of n-type semiconductor Electrical conductivity is regulated by heating temperature, heating time, and heating time. Heating temperature: 45℃ ~ 550℃ ~ 100% The separation of acid from crystallization occurs along the "C" axis. The CITS image of V_2O_5 surface is separated from the STS measurement part by voltage V_S<-2V. The CITS image of V_2O_5 surface is separated from the surface by voltage V_S<-2V. The CITS image of V_3 ~ 0.5V is separated from the STS measurement part by voltage V_S ~-2V. The CITS image of V_2O_5 surface is separated from the surface by voltage V_S ~-2V. In the case of a single electron, the electron is present on the orbital side. The original version of the original version is V^<5+> V^<4+>. The electron surface acidification is important for the study of atomic transformation and space atom transformation. 3. The adsorption of the acid molecule is 10^<-8>Torr and the adsorption of the acid molecule is 10 seconds. The adsorption of the acid along the "C" axis direction can be seen in the direction of the "C" axis. The polarity of the voltage can be changed by ±2V, and the adsorption of the acid can be determined simultaneously. The <-1>reason for the increase of the density of states of the non-occupied orbitals of the adsorbed elements on the surface of the molecule is examined.