Journal of the Korean Chemical Society (대한화학회지)

Korean Chemical Society (대한화학회)
권호 표지

Growth and Characterization of Ultra-Thin $TiO_2$Film on Mo(100) Surface

Mo(100) 표면에 $TiO_2$초박막의 성장과 특성

  • 김대영 (한림대학교 자연과학대학 화학과)
  • Published : 19970500
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Abstract

Ultra-thin $TiO_2$ films are grown on the Mo(100) surface using evaporated Ti metal under ambient $O_2$ pressure. The thickness of the $TiO_2$ film is controlled by the dosing rate of Ti metal over Mo(100) which is determined from the Auger signal changes with dosing time. 30 ML, 5 ML, and 1.6 ML thick films are prepared and used to determine the growth mechanism, the chemical composition, and the surface structure of the films. The growth mechanism of the $TiO_2$ film on Mo(100) is observed to follow the layer-by-layer growth mechanism. The chemical composition of the film is found to be that of bulk $TiO_2$. The surface plane of the film is (001), which facets irreversibly at 1200 K. The LEED pattern obtained from the film can be explained with the faceted surface with {011} planes reconstructed to $(2\sqrt2{\times}\sqrt2)R45^{\circ}$ with respect to the $TiO_2$ (001) surface. The film is somewhat thermally unstable when annealed to 1300 K. The film sputtered with $Ar^+$ ion is also studied by XPS.

초고진공조에서 산소 분압, $1{\times}10^{-6}$ Torr, 하에서 Ti 금속을 Mo(100)에 증발시킴으로써 $TiO_2$ 초박막을 성장시켰다. Ti 금속을 Mo(100) 표면에 증착시킨 시간에 따른 오재(Auger) 봉우리의 크기 변화율을 조사함으로써 Ti 금속의 증발 속도를 알아내고, 그것을 이용하여 $TiO_2$ 박막 성장시 박막의 두께를 조절하였다. 30 ML, 5 ML, 1.6 ML 두께의 $TiO_2$ 박막을 만들어 박막의 성장메카니즘, 박막의 화학적 조성, 박막의 표면 구조를 연구하였다. 박막의 성장 메커니즘은 층별 성장에 가까운 성장 방식인 것으로 설명할 수 있다. 박막의 화학적 조성은 본체 $TiO_2$ 와 동일하였다. 박막의 표면은 (001) 평면이며, 고온 1200 K에서 비가역적으로 부면화(faceging)한다. 박막으로부터 관찰된 저에너지 전자회절 무늬는 $TiO_2$ (001) 표면이 {011} 평면을 가진 부면을 형성하고 각 부면이 다시 $TiO_2$ (001) 평면에 대하여 $(2\sqrt2{\times}\sqrt2)R45^{\circ}$로 재건축한다는 것으로 설명될 수 있다. 박막은 1300 K의 고온에서 얼마간 열적 불안정성을 보인다. $Ar^+$ 이온으로 스퍼터링한 $TiO_2$ 박막에 대하여 XPS를 이용하여 역시 알아보았다.

Keywords

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