XPS를 이용한 Pt(111) 표면 위에 증착된 Fe 초박막의 산화에 관한 연구

Abstract

내각준위 X-선 광전자 분광법을 이용하여 Pt(111) 표면 위에 증착된 Fe 초박막의 초기 산화에 대한 연구를 수행하였다. Fe 초박막에 200 Langmuir 이하에서의 산소노출을 할 경우 산소가 화학적 흡착되는 것을 확인하였고, 이것은 Fe과 Pt의 전자상태 사이에 강한 결합에 대한 결과로 생각된다. 300 Langmuir 이상으로 산소 노출을 했을 경우 부분적으로 산화되는 경향이 나타나는데, 두께에 대한 산화 의존성을 보기 위해 두께가 다른 Fe 초박막을 각각 증착하고 300 Langmuir 의 산소노출을 하였다. Fe 두께에 따라 FeO 또는 Fe3O4 로 부분산화가 되며, 두께가 두꺼워질수록 산화정도가 커지는 경향을 확인하였다. 또한 부분적으로 산화된 Fe 초박막을 다양한 온도로 불림 처리한 후 내각준위 스펙트럼 세기와 화학적 상변화의 경향을 관찰하였는데, 형성된 Fe 산화물은 700 - 800 K 의 온도에서 Fe 과 산소로 분해되기 시작하며 Fe 원자는 Pt 원자와 섞임이 일어나면서 결국 Fe-Pt 합금이 형성된다.; The initial oxidation of Fe ultrathin films deposited on Pt(111) surface at room temperature has been investigated by using core-level X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and their oxidation states were analyzed quantitatively. It was found that the oxygen atoms were only chemisorbed when the oxygen exposure was below 200 Langmuir. Probably, the oxygen chemisorption takes place due to strong hybridization between Fe and Pt electron states. Also it was observed that the Fe ultrathin layers of different thickness were oxidized with the oxygen exposure of 300 Langmuir at room temperature. The partial oxidation as wustite (FeO) or magnetite (Fe3O4) was observed depending on the thickness of the Fe ultrathin layers. Upon post-annealing, the oxidized Fe ultrathin layers were started to decompose into Fe and oxygen gas at a temperature range 700 - 800 K, after which the intermixing between Fe and Pt atoms occurs.