Defect generation in Pd layers by 'smart' films with high H-affinity.
Defect generation in Pd layers by 'smart' films with high H-affinity.
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具有高H亲和力的“智能”电影中PD层的缺陷产生。
DOI：
10.1038/s41598-017-09900-z
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发表时间：
2017-08-25
影响因子：
4.6
通讯作者：
Pundt A
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Burlaka V;Roddatis V;Bongers MD;Pundt A
在本文中，我们证明了薄钯 (Pd) 薄膜的微观结构和表面可以通过下方铌 (Nb) 薄膜的存在而有意改变。根据 Nb 膜的厚度和氢气压力，可以修复或产生 Pd 膜中的缺陷。为了证明这种效应，使用扫描隧道显微镜 (STM)、X 射线衍射 (XRD) 和环境透射电子显微镜 (ETEM) 对室温下氢气暴露期间的 Pd/Nb/蓝宝石 (Al2O3) 叠层进行了研究。 STM 表明，氢引起的 Nb 薄膜形貌变化取决于薄膜厚度，薄膜厚度影响 Nb 表面波纹的高度、横向尺寸和分布。 XRD 测量表明，Nb 氢化物薄膜中的这些变化会影响覆盖 Pd 薄膜的微观结构。 ETEM 显示 Pd 薄膜的变质是由于 Nb 氢化物相的沉淀和生长而发生的。在局部生长的 Nb 氢化物晶粒上方的 Pd 薄膜中观察到新缺陷、界面和表面粗糙化的出现。这些结果可以开辟一条设计“智能”催化剂或膜的新途径，这些催化剂或膜可以根据气体环境来适应其微观结构。
In this paper, we demonstrate that the microstructure and the surface of a thin palladium (Pd) film can be intentionally altered by the presence of a subjacent niobium (Nb) film. Depending on the thickness of the Nb film and on the hydrogen gas pressure, defects in the Pd film can be healed or created. To demonstrate this effect, Pd/Nb/sapphire (Al2O3) stacks are studied during hydrogen gas exposure at room temperature by using scanning tunneling microscopy (STM), X-ray diffraction (XRD) and environmental transmission electron microscopy (ETEM). STM shows that hydrogen-induced topography changes in the Nb films depend on the film thickness which affects the height of the Nb surface corrugations, their lateral size and distribution. XRD measurements show that these changes in the Nb hydride film influence the microstructure of the overlaying Pd film. ETEM reveals that the modifications of the Pd film occur due to the precipitation and growth of the Nb hydride phase. The appearance of new defects, interface and surface roughening is observed in the Pd film above locally grown Nb hydride grains. These results can open a new route to design ‘smart’ catalysts or membranes, which may accommodate their microstructure depending on the gaseous environment.
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