表面バイメタル系の作る新しい表面秩序構造

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Cu(001)面に室温でリチウムをつけたときに形成する4x4構造を決定することができた。テンソルLEED法により24個の構造モデルを計算しペンドリーの信頼度因子比較により決定された。4x4構造は、低被覆率の3x3構造に類似してはいるが、3x3構造より多くのリチウム原子を受け入れるために次のような構造変化をおこなっている。(1)銅クラスターは3x3構造では4個の銅原子であったが、4x4構造では9個に増えた。(2)銅クラスター上のリチウム吸着原子は、1個から4個に増加。(3)銅クラスターをつなぐ置換吸着リチウム原子は、2個から3個に増加。実は3x3構造の決定が完了したあとに、4x4構造の予測をした。3x3の構成要素である銅4原子クラスターと1個のリチウム吸着原子(略してCQA)が4x4の配列をし、銅クラスターの間は2原子列の溝ができその中にリチウム原子がジグザグに並んでいる構造を予想した。決定された構造はそうはなっていなかった。CQAがCu(001)-Li系の重要な構成要素であり、それが秩序化するという考えが誤りであったことを示している。リチウムの被覆率の増加とともになぜ2x1→3x3→4x4のような構造変化おこすのかについて簡単な考察を加えた。2x1構造では置換吸着の場所はすべて使われてしまっている。表面にさらにリチウム原子を受け入れるためには、表面銅原子が動いて、置換吸着リチウム原子の数はあまり変えずに単純吸着のための新たな場所を形成したものが3x3構造と考えられる。さらに表面にリチウムを受け入れるために、もっと広い単純吸着のための場所を作ったのが4x4構造である。リチウム原子の被覆率ごとに、その被覆率での平均吸着エネルギーが最大になるように、表面原子が再配列していると考えられる。