プロチウムに誘起される金属表面の低次元ナノ構造の探策と物性

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本年度は,SrTiO_3基板やPd基板上でのY薄膜作成,水素分子吸着,原子状水素による水素化を超高真空中で行い,その電子状態をin-situでX線光電子分光(XPS)および紫外光電子分光(UPS)で調べた.XPSから原子状水素の照射によりYの酸化状態の変化が,UPSからフェルミレベル近傍と価電子領域の電子状態の変化が捕えられた.しかしながら,SrTiO_3上では基板の酸素によるYの酸化の可能性が,またPd上ではPdとYのミキシングが起こることも合わせて明かとなった.そこで,多結晶Y(99.9%)を鏡面研摩の後超高真空中で希ガス・スパッタ&アニールにより表面清浄化を行ない,水素分子および原子状水素照射の効果を調べた.希土類であるYから完全に酸素を除去することはかなり難しいが,SrTiO_3基板やPd基板の場合に生じた実験上の問題はかなり解決された.その結果,本質的にはY薄膜で観察されていたことと同様の結果が得られた.すなわち,室温でY表面に水素分子を導入すると,フェルミレベル近傍の状態密度はわずかに減少するが,水素分子に充分に曝してもある段階で飽和する.一方,原子状水素を照射すると,フェルミレベル近傍の状態密度が極端に減少する.その後,800℃程度で十分な時間アニールすると,フェルミレベル近傍の状態密度の回復が観測された.その間,水素が表面領域から脱離していることがQMSによって確認された.