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

钯在拉格的大门根瓦塞斯托夫河上。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。Gitterdehnung soll benefitzt韦尔登，um eine an der Perkolationsspeaking ze besindliche diskontinuierliche Pd-Schicht perkolieren zu lassen and damit im Idealfall during the Erzeugung metallischer Leitungspfade eine greße 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.这种效应在水蒸气传感器或气体传感器的结构中是很实用的。最好的水蒸气传感器项目的结构是，继续使用Pd-Schichten可以优化H2-Sensoreigenschaften。优化韦尔登可以降低宽支架的幅度，并使Möglichkeiten韦尔登和相位仪的平台得到改进。因此，我们必须在韦尔登的Pd-纳米结构中建立H-诱导变形机制和H-弯曲的断裂力学基础。在Blickfeld的理论碎片分析中，通过实验实现了钯的电致发光机制和水蒸气吸收的非连续性。在第一个Förderperiode的Rahmen中，在Leitungsmechanismen上，通过一个通用的Perkolationsschwelle韦尔登，可以使用Pd-Schichten，然后通过Geignete Substratwahl（Saphir）überlagerte Leitungsmechanismen在韦尔登sollen下安装。在第一个分析周期中，研究了Pd-Schichten中的Wasserstoffabsorption热力学，分析了Schichten对Bulk-Eigenschaften显著底物的影响，并对Wasserstoffsensoren的Arbeitsbereiches进行了安装。建立的人造卫星技术和凝聚技术不连续，并且可以使人造卫星柱纳米结构在强烈的撞击下形成。Insbesondere für kolumnare Pd-Nanostrukturen mit einem für die Sensoreigenschaften besonders günstigen Aspektverhältnis erwarten wir aufbauend auf den in der erzielten Förderperiode experimentellen und theoretischen Ergebnissen eine Maximierung des Widerstandseffektes.

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.