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還元されたルチル TiO 2 の mSR および今後の展開

還元されたルチル TiO 2 の mSR および今後の展開. 内容 : 1, 還元された rutile TiO 2 (110) の μSR の結果 (2013.3-4) 2, 今後の展望 ( 単結晶の観点から ). 深いトラップについて 浅いトラップについて. 北海道大学触媒化学研究センター 朝倉研 有賀寛子 @ 北大創成棟セミナー室 B. TiO 2 data on Apr. 2013. まとめ： 還元 TiO 2 基板上 で は、 浅いミュオニウムが見えた . Powder では、緩和が観測された. 還元 TiO 2 横磁場 20G 15K.

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還元されたルチル TiO 2 の mSR および今後の展開

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Presentation Transcript

  1. 還元されたルチルTiO2のmSRおよび今後の展開 • 内容: • 1, 還元されたrutile TiO2(110)のμSRの結果(2013.3-4) • 2, 今後の展望(単結晶の観点から) • 深いトラップについて • 浅いトラップについて 北海道大学触媒化学研究センター 朝倉研有賀寛子 @北大創成棟セミナー室B

  2. TiO2 data on Apr. 2013 まとめ： 還元TiO2基板上では、浅いミュオニウムが見えた. Powderでは、緩和が観測された.

  3. 還元TiO2横磁場20G 15K

  4. 還元TiO2横磁場20G 50K

  5. 還元TiO2横磁場20G 100K

  6. 還元TiO2横磁場20G 150K

  7. 還元TiO2零磁場 4K

  8. 還元TiO2横磁場20G 4K

  9. 還元TiO2横磁場180G 4K

  10. 還元TiO2横磁場180G 6K

  11. 還元TiO2零磁場 6K

  12. 還元TiO2零磁場 8K

  13. 還元TiO2零磁場 3.5K

  14. 還元TiO2零磁場 4.5K

  15. 還元TiO2零磁場 5.5K

  16. 還元TiO2零磁場 7K

  17. 還元TiO2零磁場

  18. 還元TiO2横磁場2.2G 300K

  19. TiO2横磁場180G 4K

  20. 酸素欠陥が存在するTiO2単結晶のミュオン測定酸素欠陥が存在するTiO2単結晶のミュオン測定 理研RAL: 2013.3.17-20 JPARC: 2013.3.24-27

  21. TF 20GとZF Reduced TiO2+Al: 261um Reduced TiO2+Al: 265um Reduced TiO2 Non-reduced TiO2

  22. Reduced TiO2part2 Reduced TiO2+Al: 261um part2

  23. LF 2.2G RAL: double pulse J-PARC: single pulse(detectorがサチるため) Muonium?? Non reduced TiO2 Reduced TiO2 変化なし??

  24. LF dependence

  25. LF dependence・2 TiO2 1000G 900G 3000G 800G 2000G 700G 600G 500G 1000G 400G 300G 500G 200G 100G 50G 200G 10G 100G 50G 20G 10G

  26. LF dependence

  27. Reduced TiO2 TiO2 1000G 900G 800G 700G 600G 500G 400G 300G 200G 100G 50G 10G

  28. 伝導帯 バンドギャップ励起 価電子帯 今後の展開 • ■ 浅いトラップ：　伝導帯の励起電子がトラップされる/伝導帯とのエネルギー差が小さいため，トラップされた電子は伝導帯にうつり，他のトラップに落ちる（ホッピング）．《表面だけか/定量可能か?》 • ■ 深いトラップ：　浅いトラップをホッピングしているうちにこのトラップに落ちると，ホッピングできなくなる（固定される）．《三価のチタン種（Ti3+）などで定量可能＝表面とバルク》 寿命:数10 ps 浅いトラップの構造解明 超低速ミュオン測定向き? 深いトラップと光触媒活性 RAL pump-probeミュオン測定向き? 寿命:~μs

  29. 前回までに、酸素欠陥をサイト特異的に観測できるということがわかった?前回までに、酸素欠陥をサイト特異的に観測できるということがわかった? 深いトラップ…Ti3+ • Ti3+が存在し得るサイト • 酸素欠陥 • 格子間Ti • CS plane由来 • domain boudary • 粒界 表面ならSTMで 酸素欠陥の直接観察可 bulkではTi3+を観測することで酸素欠陥を間接的に観測 Li et.al. 湊　et.al.

  30. 浅いトラップ…　光照射がないとTi4+　光照射あるとTi3+浅いトラップ…　光照射がないとTi4+　光照射あるとTi3+ 表面科学的手法を用いた研究から候補を探してみた… (ただし、rutile TiO2) 　　　候補1 表面水酸基 候補2 表面準位

  31. 候補1 表面水酸基 M.A. Henderson et.al., J. Am. Chem. Soc. 125 (2003)14974.

  32. 40×40 nm2, 2.0 V, 50 pA 候補2 表面準位 4配位Tiサイト

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