XPS Studies of Oxygen Adsorption on Polycrystalline Nickel Surface (II)

이순보,부진효,함경희,안운선,이광순,Lee Soon-Bo,Boo Jin-Hyo,Ham Kyoung-Hee,Ahn Woon-Sun,Lee Kwang-Soon Korean Chemical Society 1988 Bulletin of the Korean Chemical Society Vol.9 No.1

The isotherms of oxygen chemisorption on polycrystaline nickel surface are obtained at various temperatures between 298K and 523K from intensity measurernent of O 1s xps peaks, and the activation energy of the chemisorption is estimated as a function of the coverage. The activation energy extrapolated to zero coverage is found to be -5.9 kJ/mol. The negative activation energy can be taken as a strong implication of the propriety of a currently accepted chemisorption model, in which molecularly adsorbed precursor state is assumed to exist. The residence time of this precursor state is estimated by assuming a molecularly physisorbed state for the precursor state and assuming a pairwise interaction energy of Lennard-Jones 12-6 potential between an admolecule and each substrate nickel atom. The sticking coefficients are also calculated from the isotherms. The calculated results agree well with those obtained by others with different methods.

다결정 니켈 표면에서의 CO 와 $O_2$의 공동흡착

이순보,부진효,김우섭,안운선,Soon Bo Lee,Jin Hyo Boo,Woo Sub Kim,Woon Sun Ahn 대한화학회 1993 대한화학회지 Vol.37 No.12

상온에서 다결정 니켈 표면에서의 CO와 산소의 공동흡착을 XPS를 이용하여 연구하였다. 산소가 미리 흡착된 다결정 니켈 표면에서의 CO 흡착은 다음의 세 단계로 일어나고 있음을 발견하였다. 즉 초기의 낮은 CO 노출량에서는 니켈 표면에 미리 흡착된 산소와 CO가 일부 반응하여 $CO_2$가 형성되어 $CO_2$로 탈착하며, CO 노출량이 점차적으로 증가함에 따라 CO가 산소와 공동흡착을 일으키며, CO 노출량이 높아지면 미리 흡착된 산소의 양이 적을수록 더 많은 CO가 흡착됨을 관측하였다. 이것은 니켈 표면에 미리 존재하는 산소의 덮임율이 증가함에 따라 CO의 점차율이 감소하고 동시에 CO의 상대적인 흡착자리가 감소하기 때문으로 해석하였다. 한편 CO가 미리 흡착된 다결정 니켈 표면에 산소를 흡착시키면 산소 노출량이 낮을 때는 미리 흡착된 CO가 산소의 흡착을 저해하며, 산소 노출량이 증가하면 CO가 해리흡착되고, 이와 동시에 산소가 니켈 표면에서 해리흡착되어 NiO층을 빠른 속도로 형성함을 관측하였다. CO의 해리흡착은 흡착된 CO와 기체상의 $O_2$의 충돌에 의한 에너지 전이 때문인 것으로 해석된다. The coadsorption of carbon monoxide and oxygen on polycrystalline nickel surface has been studied using XPS at the room temperaure. The adsorption of CO on the nickel surface precovered partially with oxygen is found to take place by the following steps: The CO molecules react with the preadsorbed oxygen atoms to liberate $CO_2$ gas at the initial stage of low CO exposures, and they are coadsorbed gradually with the increasing CO exposures. The extent of coadsorption at the higher CO exposures is found to decrease with the increasing degree of oxygen preadsorption. This finding is explained in terms of the reduced adsorption site for CO as a consequence of oxygen preadsorption. The CO molecules preadsorbed on the nickel surface inhibited the adsorption of $O_2$ molecules. The increase of oxygen exposure led to the dissociation of preadsorbed CO, and the NiO layers were formed concurrently. The dissociation was rendered to arise from an oxygen-to-CO energy transfer.

X-ray 광전자 분광법의 원리와 응용

이순보(Soon-Bo Lee),부진효(Jin-Hyo Boo) 한국표면공학회 1990 한국표면공학회지 Vol.23 No.3

흑연 표면위의 p-크실렌과 벤젠의 흡착

장세헌,이순보,김윤수,안운선,Chang Seihun,Lee Soon Bo,Kim Youn Soo,Ahn Woon-Sun 대한화학회 1976 대한화학회지 Vol.20 No.5

진공미량저울을 써서 Spheron 6 (흑연카아본블랙)와 Alucer M.A. (Alumina) 위에서의 벤젠과 p-크실렌의 흡착등온곡선을 여러 온도에서 얻었다. 이로부터 이 두 흡착질의 흡착분자단면적이 온도에 어떻게 의존하는가를 알아 보았다. 흑연표면에서 p-크실렌은 $19^{circ}C$이하에서 촘촘하게 쌓인 편재흡착을 하고 $19.2^{circ}C$이상의 높은 온도에서는 제한된 회전을 하는 편재흡착을 한다. 이것으로 미루어 보아 벤젠, 및 간단한 벤젠유도체들도 낮은 온도에서는 촘촘하게 쌓인 편재흡착을 하고 높은 온도에서는 제한된 회전을 하는 편재흡착을 일으킨다고 생각된다. 한편 Alucer M.A. 표면에서는 이들 흡착질 분자의 흡착단면적이 온도증가에 따라 점차적으로 증가하여, 이들 흡착질 분자가 편재화되어 있지 않음을 나타내었다. Adsorption isotherms of benzene and p-xylene on both of Spheron 6 (a graphitized carbon black) and Alucer (Alumina) are obtained at various temperatures using a sensitive quartz beam microbalance. From these isotherms BET plots are made to obtain the molecular areas of these adsorbates. On the Spheron 6, the molecular area of p-xylene remains constant until the temperature is increased up to $19^{circ}C$, increases abruptly at $19^{circ}C$ through $19.2^{circ}C$, and then again remains constant thereafter. On the other hand, adsorbed benzene molecules give a quite temperature-independent molecular area. The results are interpreted as the adsorbed p-xylene molecules and benzene molecules are localized on the adsorbents with compact packing, while it gains a hindered-rotational degree of freedom at the expense of vibrational one at the higher temperatures. This peculiar behavior of adsorption is considered as due to the interactions between benzene rings of adsorbents and graphite surface. Molecular areas of these adsorbates on Alucer M. A. increase gradually with temperature, indicating that the adsorbed molecules are unlocalized.

Al 경질피막에 대한 ESCA 조사 및 내마모성에 대한 연구

김영식,박용수,이순보 ( Young Sik Kim,Yong Soo Park,Soon Bo Lee ) 한국부식방식학회 1988 Corrosion Science and Technology Vol.17 No.1

RHEED 장치의 제작과 K, Cs / Si(111) 계에 관한 연구

이경원(Kyung-Won Lee),안기석(Ki-Seok An),강건아(Kun-A Kang),박종윤(Chong-Yun Park),이순보(Soon-Bo Lee) 한국진공학회(ASCT) 1992 Applied Science and Convergence Technology Vol.1 No.1

표면구조 분석장치의 하나인 RHEED(Reflection High Energy Electron Diffraction) 장치를 설계ㆍ제작하였다. 전자선의 에너지는 0에서 20 keV까지 연속가변이 가능하도록 하였으며 전자선의 집속은 자기렌즈를 이용하였다. 이 장치를 본 연구실에서 제작한 초고진공용기에 장착하여 K, Cs/Si(111)계의 표면구조를 분석하였다.<br/> 깨끗한 Si(111)7×7 표면을 가지는 기판의 온도를 상온 및 200℃~700℃에서 K와 Cs를 증착시켰을 때 변화하는 표면구조를 RHEED로 관찰하였다. K의 경우, 상온에서 Si(111)7×7-K, 300℃~550℃에서 3×1 및 550℃ 이상에서 1×1 구조가 관측되었고, Cs의 경우는 상온에서 250℃까지는 1×1, 300℃에서 √3×√3, 350℃~400℃에서 √3×√3+3×1 구조가 관측되었다. RHEED apparatus which is one of the systems of surface structure analysis has been constructed. Electron beam is focused by means of magnetic lens, and the beam divergence is about 1×11^(-3) rad. The Acceleration voltage of this RHEED apparatus is continuously variable from 0 to 20㎸. K and Cs-adsorbed structures on Si(111)7×7 surface at room and high temperatures(200×700℃) have been investigated by RHEED. It is observed that the K and Cs-adsorbed Si(111)surface structures at saturation coverage are Si(111)7×7-K and Si(111)l×1-Cs at room temperature, respectively. When the specimen temperature was elevated during evaporation, the 3×1 structure appears in the range of temperature between 300℃ and 550℃, and the 1×1 structure appears above 550℃ in K/Si(111) system. Also, in Cs/Si(111) system the √3×√3structure appears at 300℃, and the √3×√3+3×1 structure appears between 350℃ and 400℃.

Si(111)7×7 표면에서 Mg 성장양상 연구

안기석(Ki-Seok An),여환욱(Hwan-Wook Yeo),이경원(Kyung-Won Lee),이순보(Soon-Bo Lee),조용국(Yong-Kook Joh),박종윤(Chong-Yun Park) 한국진공학회(ASCT) 1993 Applied Science and Convergence Technology Vol.2 No.4

Si(111)7×7 위에 Mg를 흡착시켜 표면구조의 변화를 RHEED(Reflection High Energy Electron Diffraction)와 XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)를 이용하여 연구하였다. RT~200℃까지의 기판온도에서 증착량의 증가에 따라 표면구조는(7×7)에서 diffused (1×1) 그리고 (2√3/3×2√3/3-R30°) 구조로 변화하였다. 또한, 기판온도를 증가시킴에 따라 (1×1), three domain (3×1) 등의 구조를 볼 수 있었고, 특히, 450℃의 기판온도에서는 single domain (3×1) 구조를 최초로 관측하였다. 이렇게 형성된 각 구조에 대한 Mg KLL과 Si2p의 XPS peak intensity ratio를 증착량의 증가에 따라 측정하여 각기 다른 온도에서의 Mg 성장에 대한 메카니즘을 제시하였다. Changes of the Si(111)7×7 surface structure upon Mg adsorption have been studied by RHEED (Reflection High Energy Electron Diffraction) and XPS (X-ray Photoelectron Spectrocopy). The RHEED pattern of Si(111)7×7 is changed to the diffused (1×1) and(2√3/3×2√3/3-R30°) patterns with increasing deposition time of Mg at room temperature. The three domain (3×1) structure appear at the adsorption temperature of 350℃. In particular, we first observed (1×1) and single domain (3×1) structures at adsorption temperature of 300, 450℃, respectively. From these results and measuring Mg KLL/Si2p XPS peak intensity ratio, we would expect that the relative coverages of Mg on Mg-induced (3×1) and (1×1) structure are to be 1/3 and 1 ML, respectively.

알칼리금속이 흡착된 Si(111)7×7 계의 초기 산화 과정 연구

황찬국(Chan-Cuk Hwang),안기석(Ki-Seok An),김정선(Jeong-Seon Kim),박래준(Rae-Jun Park),이득진(Deuk-Jin Lee),장현덕(Hyun-Duck Jang),박종윤(Chong-Yun Park),이순보(Soon-Bo Lee) 한국진공학회(ASCT) 1997 Applied Science and Convergence Technology Vol.6 No.2

X-선 광전자 분광법(x-ray photoelectron spectroscopy: XPS)과 반사 고에너지 전자 회절법(reflection high energy electron diffraction: RHEED)을 이용하여 상온과 고온(약 300~500℃)에서 알칼리금속(AM)/Si(111)7×7 표면의 초기 산화 과정에 대하여 연구하였다. 상온에서, Si(111)7×7 표면에 1 monolayer(ML)의 AM을 흡착시키면 Si(111)7×7 표면에 비해 산소의 초기 부착 계수 (initial sticking coefficient)와 산소의 포화량이 증가하는 반면 0.5ML 이하의 AM이 흡착된 경우는 깨끗한 Si(111)7×7 표면에 비하여 초기 부착 계수는 증가하지만 산소의 포화량은 증가하지 않았다. Si(111)7×7-AM 표면에 산소의 주입량을 증가시키면서 측정한 O Is 스펙트럼으로부터 AM이 흡착된 Si(111)7×7 표면에 흡착되는 산소원자는 Si-O, AM-O 두 종류의 결합형태를 가지는 것으로 생각되며 이중에서 AM-O 결합의 산화과정상에서의 역할에 대하여 논의하였다. 상온과는 달리 고온에서는, Si(111)3×1-AM 표면으로 구조가 변화하면서 산소의 흡착이 급격히 떨어지는 것을 관측할 수 있었다. 이때 3×1-AM 표면을 형성시키는 AM 종류의 산화에 대한 의존성을 살펴보았다. We have studied initial oxidation of the alkali metal(AM)/Si(111) surface using X-ray photoelectron spectroscopy(XPS) and reflection high energy electron diffraction(RHEED) at room temperature(RT) and high temperature(HT)(300~500℃). The oxidation of the Si(111)7×7 surface was promoted by the adsorption of 1 monolayer(ML) AM, whereas no promotion occurred for submonolayer(< 0.5 ML) adsorbed Si(111)7×7 surface at RT. 0 Is core level spectra were measured with increasing oxygen exposure. It was found that the oxygen adsorbed on the Si(111)7×7-AM surface have two different bond configurations, Si-O and AM-O, respectively. From these results, we discussed the role of AM-O bonding in the promoted oxidation. At HT(300~500℃), the AM-adsorbed surface became very inactive with the structural transformation to the 3×1-AM. We present the results of the oxidation of the Si(111)3×1-AM(Na, K, Cs) surface.

다결정 Ni 표면과 CO의 상호작용

李淳甫,이순영,부진효 성균관대학교 기초과학연구소 1985 論文集 Vol.36 No.2

The chemisorption properties of CO on polycrystalline Ni surface are studied by XPS at 150K, 300K and 400K. The CO are adsorbed only molecularly at lower temperature than room-temperature having a adsorption energy of about 87KJ/mol. At 400K, the CO are dissociated, so that the carbon remains as 'carbidic' carbon on the surface, which is stable at lower temperature about 620K, and above this temperature it is transformed to graphite. On the other hand, atomic oxygen species on the surface may be reduced by CO in gas phase. A possible mechanism for the formation of 'carbidic' carbon is proporsed.

초고진공 장치의 설계 및 제작과 LEED Optics에 의한 Auger Electron Spectrometer의 분해능 측정

이순보,박종윤,곽현태,부진효,이성용 성균관대학교 1992 論文集 Vol.42 No.2

A multipurpose Ultra High Vacuum chamber was designed and constructed in this laboratory. This enables us to be equipped with various analytical instruments such as Ar-ion gun LEED optics, Electron analyzer, and Quadrupole mass spectrometer etc. The 4-Grid LEED optics, a product of Omicron company in West Germany, was equipped with the UHV chamber and the LEED power supply was designed by this group. Turbo-C language figured out Auger spectra of the ad-species by means of the computer interface. The resolution of Auger electron spectrometer was measured with a constant primary electron beam energy. The results showed that the resolution was independent of the primary electron beam energy, but depends on the modulation voltage. Also, it was revealed that the resolution of 4-Grid optics was more improved than that of 3-Grid optics.