Adsorption of oxygen at room temperature on polycrystalline titanium studied by ultraviolet and X‐ray photoelectron spectroscopy

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Abstract
Titanium films, freshly evaporated and exposed to varying amounts of oxygen, are studied by ultraviolet and X‐ray photoelectron spectroscopy (UPS and ESCA), using HeI, HeII and AlKα1,2 radiation. The valence band results are compared with previous experimental results and with reported densities of states. Contrary to previous results, no pronounced decrease in the emission from Ti 3d states is observed in the 21.2 eV spectrum at exposures of ≦ 3 × 10−4 Torr s. Information about the reaction kinetics is extracted from ESCA measurements. The intensity of the O Is photoelectron line is found to increase with exposure according to a logarithmic relation below about 10−6 Torr s and to saturate above about 10−4 Torr s. In the saturated region recordings of the Ti 2p doublet revealed presence of a TiO2 layer with a thickness of one to two monolayers.Titanschichten, die unmittelbar nach dem Aufdampfen unterschiedlicher Sauerstoffexponierung ausgesetzt waren, werden mit Hilfe von Ultraviolett‐ und Röntgen‐Photoelektronenspektroskopie (UPS und ESCA) untersucht. Dabei wird HeI, HeII‐ und AlKα1,2‐Strahlung angewendet. Die Ergebnisse, die für das Valenzband erhalten werden, werden mit früheren experimentellen Ergebnissen und mit Zustandsdichten aus der Literafcur verglichen. Im Gegensatz zu früheren Ergebnissen wird keine deutliche Abnahme der Emission aus Ti 3d‐Zustanden im 21,2 eV‐Spek‐trum bei Exponierungen ≦ 3 × 10−4 Torr s beobachtet. Aus den ESCA‐Messungen können Informationen über die Reaktionskinetik gewonnen werden. Die Intensität der O Is‐Photoelektronen‐Linie steigt bei Exponierung unter ca. 10−5 Torr s gemäß einer logarithmischen Beziehung und geht oberhalb von ca. 10−4 Torr s in eine Sättigung über. Im Sättigungsgebiet zeigt das Auftreten des Ti 2p‐Dubletts, daß eine TiO2‐Schicht mit einer Dicke von ein bis zwei Monoschichten vor‐handen ist.

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