Percolation of palladium microstructures by hydrogen-induced lattice expansion - experimental and theoretical studies

氢诱导晶格膨胀对钯微结构​​的渗透 - 实验和理论研究

• 批准号: 38170980
• 负责人: Professorin Dr. Astrid Pundt
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Angewandte Materialien - Werkstoffkunde (IAM-WK)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2006-12-31 至 2010-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/38170980?language=en
• 关键词: Percolation; palladium; microstructures; hydrogen; induced

Palladium ist in der Lage, große Mengen Wasserstoff reversibel zu absorbieren. Die Absorption bewirkt eine mit der Wasserstoff-Konzentration zunehmende Dehnung des Pd- Gitters, die beim Phasenübergang von der Festkörperlösung zum Hydrid aufgrund des Konzentrationssprunges sprunghaft erfolgt. Die Gitterdehnung soll hier genutzt werden, um eine an der Perkolationsgrenze befindliche diskontinuierliche Pd-Schicht perkolieren zu lassen und damit im Idealfall durch die Erzeugung metallischer Leitungspfade eine große Widerstandsreduktion in der Schicht zu induzieren. Je schärfer die Perkolationsschwelle in der diskontinuierlichen Schicht eingestellt ist, desto schmaler sollte der H2-Druckbereich sein, in dem die Widerstandsänderung erfolgt. Dieser Effekt ließe sich praktisch bei der Konstruktion von Wasserstoffsensoren oder -Schaltern anwenden.Das Ziel des hier vorgeschlagenen Projektes besteht darin, diskontinuierliche Pd-Schichten hinsichtlich ihrer H2-Sensoreigenschaften zu optimieren. Optimiert werden soll dabei zum einen die Amplitude der Widerstandsreduktion, und zum anderen sollen die Möglichkeiten untersucht werden, die Plateaudrücke des Phasenübergangs gezielt zu modifizieren. Darüber hinaus sollen nun zusätzlich grundlegende Fragestellungen zu den H-induzierten Deformationsmechanismen und zur H-Verteilung in Pd-Nanostrukturen bearbeitet werden. Verknüpft mit der experimentellen Realisierung dieser Vorhaben stehen auch weiterhin theoretische Fragestellungen im Blickfeld, die die in diskontinuierlichen Schichten überhaupt auftretenden elektrischen Leitungsmechanismen und die thermodynamischen Randbedingungen der Wasserstoffabsorption in Palladium betreffen. Aufbauend auf den Kenntnissen über die Leitungsmechanismen, die im Rahmen der ersten Förderperiode bereits umfassend ausgearbeitet wurden, sollen jetzt gezielt Pd-Schichten mit einer geschärften Perkolationsschwelle hergestellt werden, bei denen durch geeignete Substratwahl (Saphir) überlagerte Leitungsmechanismen weitgehend unterdrückt werden sollen. In der ersten Antragsperiode gewonnene Kenntnisse über die Thermodynamik der Wasserstoffabsorption in Pd-Schichten, die sich infolge der Haftung der Schicht auf einem Substrat signifikant von den Bulk-Eigenschaften unterscheidet, ermöglichen die Einstellung des Arbeitsbereiches der Wasserstoffsensoren.Im Rahmen des Projektes kommen bei der Pd-Schichtherstellung drei verschiedene Methoden zum Einsalz: Die etablierten Techniken des Sputterns und der Agglomeration diskontinuierlicher Schichten, und darüber hinaus das Sputtern kolumnarer Nanostrukturen unter streifendem Einfall. Insbesondere für kolumnare Pd-Nanostrukturen mit einem für die Sensoreigenschaften besonders günstigen Aspektverhältnis erwarten wir aufbauend auf den in der ersten Förderperiode erzielten experimentellen und theoretischen Ergebnissen eine Maximierung des Widerstandseffektes.

钯金存在于吸收剂中，大名是Mengen Wasserstoff reversibel zu absorbieren。吸收是在水管控制中进行的，Pd-Gitter 的设计是在 Festkörperlösung zum Hydrid aufgrund des Konzentrationssprunges sprunghaft erfolgt 的阶段进行的。 Die Gitterdehnung soll hier genutzt werden, um eine an der Perkolationsgrenze befindliche discontinuierliche discontinuierliche perkolieren zu lassen and damit im Idealfall durch die Erzeugung spfade eine große Widerstandsreduktion in der Schicht zu induzieren. Je schärfer die Perkolationsschwelle in der discontinuierlichen Schicht eingestellt ist, desto schmaler sollte der H2-Druckbereich sein, in dem die Widerstandsänderung erfoltt. Dieser Effekt sich praktisch bei der Konstruktion von Wasserstoffsensoren oder -Schaltern anwenden.Das Ziel des hier vorgeschlagenen Projektes besteht darin, discontinuierliche Pd-Schichten hinsichtlich ihrer H2-Sensoreigenschaften zu optimieren.最佳化方案是在宽幅缩减的幅度下进行优化，并在调整后的相位调整过程中进行调整。解决了 Pd 纳米结构中的 H 变形机制和 H 变形问题。布利克菲尔德实验中的实际实验与理论分析，钯金中水吸收的热力学原理和热力学原理 贝特雷芬。 Aufbauend auf den Kenntnissen über die Leitungsmechanismen, die im Rahmen der ersten Förderperiode bereits umfassend ausgearbeitet wurden, sollen jetzt gezielt Pd-Schichten mit einer geschärften Perkolationsschwelle hergestellt werden, bei denen durch geeignete Substratwahl (Saphir) überlagerte Leitungsmechanismen weitgehend unterdrückt werden sollen。在 der ersten Antragsperiode gewonnene Kenntnisse über die Thermodynamik der Wasserstoffabsorbing in Pd-Schichten, die sich infolge der Haftung der Schicht auf einem Substratsignifikant von den Bulk-Eigenschaften unterscheidet, ermöglichen die Einstellung des Arbeitsbereiches der Wasserstoffsensoren.Im Rahmen des Projektes kommen bei der Pd-Schichtherstellung drei verschiedene Methoden zum Einsalz: Die etablierten Techniken des Sputterns und der Agglomeration discontinuierlicher Schichten, und darüber hinaus das Sputtern kolumnarer Nanostrukturen unter streifendem 艾因法尔。 Pd 纳米结构的设计与传感器技术的结合将在未来的实验和理论研究中发挥重要作用 更广泛的影响。