固体表面におけるガス分子光誘起反応過程のSTM/STS観測

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本年度は阪神大震災のため前半部分の大半を装置修理に費やしたが、その後修理は完了し、現在装置は震災前と変わらず稼動している。ただちに光触媒の高活性材料であるV_2O_5表面にUV光を照射し励起電子の振る舞い(エネルギー変化、空間分布)を原子レベル分解能で知るためSTM/STS観測を行った。UV照射時に表面電子状態の変化はI-V特性の変化しチャージキャリヤ密度の増加が観測されている。原子レベルの空間分布を得るためにUV光ON, OFF時でのトンネル電流差を得る計測法の開発を行った。その結果、UV光照射により吸着酸素上でのempty stateの密度増加が観測され、その空間分布も得られた。これはUV光照射により表面酸素の電子がバナジウムイオン側に励起され電化移動励起三重項状態となっているものと考えられる。また、V_2O_5(010)清浄表面の1×1構造のSTM観測に成功した。試料は超高真空中640℃で加熱処理することで原子レベルでの平滑面となり、表面バナ-ル酸素が脱離する。その時の非占有状態のSTM原子像は最近接バナジウムイオン対に対応し各バナジウムイオン間隔は単位格子定数と一致した。酸素ガス分子はこのバナジウムイオンサイトに吸着する。