Nanokompozytowe warstwy C-Pd do zastosowania w detekcji wodoru

• Autorzy: Czerwosz E. , Kamińska A. , Kowalska E. , Krawczyk S. , Kozłowski M. , Dłużewski P.

Identyfikatory

DOI

10.15199/13.2015.1.3

Warianty tytułu

EN

Nanocomposite C-Pd films for the use in detection of hydrogen

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule zaprezentowano wyniki badań węglowo-palladowych nanokompozytowych warstw (C-Pd), przeznaczonych do zastosowania w czujnikach wodoru. Warstwy były otrzymywane w procesie PVD jak również w procesie dwustopniowym PVD/CVD. Wykorzystano transmisyjną mikroskopię elektronową (TEM) oraz skaningową mikroskopię elektronową (SEM) do badania topografii i morfologii warstw. Badania zmian rezystancji warstw PVD i PVD/CVD pod wpływem gazu zawierającego 1%H₂/N₂ prowadzono w warunkach normalnych. Poza tym badano zmiany rezystancji w warunkach wilgotności powietrza do 80% oraz w zakresie temperatur od -10 do 70°C. Zastosowano spektroskopię FTIR do stwierdzenia obecności molekuł fullerenu C₆₀ i octanu palladu w warstwach. Strukturę molekularną warstw C-Pd badano za pomocą spektroskopii podczerwieni FTIR. W niektórych warstwach obserwowano obecność pasm przypisanych do fulerenu (są to z reguły warstwy PVD). Natomiast w warstwach z procesu dwustopniowego PVD/CVD obecności tych pasm nie stwierdzono.

EN

The results of some properties studies of carbonaceous-palladium (C-Pd) nanocomposite films that can be applied in hydrogen sensors are presented. These films were obtained by PVD method as well as by two-step process PVD/CVD. Transmission electron microscopy (TEM) and scanning electron microscopy (SEM) were used to investigate a topography and a morphology of C-Pd films. The resistivity changes at normal atmosphere and ambient temperature for both kinds of films due to interaction with gas containing 1%H₂/N₂ were measured. The resistivity changes at the temperature range from -10 to 80°C and at humidity up to 80% were also studied. FTIR spectroscopy was used to state the presence of the fullerene C₆₀ and palladium acetate molecules in the film.

Słowa kluczowe

PL

nanokompozytowe warstwy C-Pd; warstwy C-Pd; proces PVD; proces CVD; detekcja wodoru

EN

nanocomposite C-Pd films; C-Pd films; PVD process; CVD process; hydrogen detection

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 56, nr 1
• Strony: 18--24
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., il., wykr.

Twórcy

autor

Czerwosz E.

• Instytut Tele- i Radiotechniczny, Warszawa

autor

Kamińska A.

• Instytut Tele- i Radiotechniczny, Warszawa

autor

Kowalska E.

• Instytut Tele- i Radiotechniczny, Warszawa

autor

Krawczyk S.

• Instytut Tele- i Radiotechniczny, Warszawa

autor

Kozłowski M.

• Instytut Tele- i Radiotechniczny, Warszawa

autor

Dłużewski P.

• Instytut Fizyki PAN, Warszawa

Bibliografia

• [1] G. L. Dugger, H. L. Olsen, et al.: Tropical Ocean Thermal Power Plants Producing Ammonia or Other Products, Appl. Phys. Lab., Johns Hopkins Univ., Laurel, Maryland, USA: 106–15, (1975).
• [2] W. H. Avery, D. Richards, et al.: Hydrogen Generation by OTEC Electrolysis, and Economical Energy Transfer to World Markets via Ammonia and Methanol, Int. J. Hydrogen Energy, 10 (11) 27–36, (1985).
• [3] http://huzarpower.com/pl/ogniwa-paliwowe.
• [4] W. P. Jakubik, M. W. Urbańczyk, S. Kochowski, J. Bodzenta, Bilayer structure for hydrogen detection in a surface acoustic wave sensor system, Sensors and Actuators B 82, 265–271, (2002).
• [5] B. S. Kang, F. Ren, B. P. Gila, C. R. Abernathy, S. J. Pearton, Al-GaN/GaN-based-metal-oxide-semiconductor diode-based hydrogen gas sensor, Applied Physics Letters 84, 1123–1125, (2004).
• [6] https://www.appliedsensor.com/pdfs/Field_Effect_%28FE%29.pdf.
• [7] J. RaviPrakash, A. H. McDaniel, M. Horn, L. Pilione, P. Sunal, R. Messier, R. T. McGrath, F. K. Schweighardt, Hydrogen sensors: role of palladium thin film morphology, Sensors and Actuators B 120, 439–446, (2007).
• [8] C. Christofides, A. Mandelis, Solid-state sensors for trace hydrogen gas detection, Journal of Applied Physics 68 (6), R1–R30, (1990).
• [9] I. Lundstrom, M. Armgarth, L. Petersson, Physics of catalytic metal gate chemical sensors, CRC Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences 15 (3), 201–278, (1989).
• [10] M. Ramanathan, G. Skudlarek, H. H. Wang, S. B. Darling, Crossover behavior in the hydrogen sensing mechanism for palladium ultra thin films, Nanotechnology 21,125501, (2010).
• [11] D. Matsumura, Y. Okajima, Y. Nishihata, J. Mizuki, Fast and real-time observation of hydrogen absorption kinetics for palladium nanoparticles, Journal of Alloys and Compounds 509, S849–S852, (2011).
• [12] L. L. Jewell, B. H. Davis, Review of absorption and adsorption in the hydrogen-palladium system, Applied Catalysis A-General 310, 1–15, (2006).
• [13] S. Kishore, J. A. Nelson, J. H. Adair, P. C. Eklund, Hydrogen storage in spherical and platelet palladium nanoparticles, Journal of Alloys and Compounds 389, 234–242, (2005).
• [14] E. Kowalska, E. Czerwosz, A. Kamińska, M. Kozłowski, Investigation of Pd content in C-Pd films for hydrogen sensor applications, J. Therm Anal. Calorim. 108 (3) 1017–1023, 2012, DOI: 10.1007/s10973-011-1932-8.
• [15] A. Kamińska, S. Krawczyk, E. Czerwosz, Badania zmian oporności warstw C-Pd zachodzących pod wpływem wodoru i metanu, Elektronika 8, 31–33, (2012).
• [16] R. Diduszko, E. Kowalska, M. Kozłowski, E. Czerwosz, A. Kamińska, Temperature changes of topography and morphology of C-Pd films deposited on fused silica, Optica Applicata Vol. XLIII, No. 1, 134–141, (2013) DOI: 10.5277/oa130117.
• [17] A. Kamińska, S. Krawczyk, M. Kozłowski, Influence of palladium chemical structure on hydrogen sensing properties of carbonaceous–palladium thin films, Optica Applicata 43, 633-640 (2013), DOI: 10.5277/oa130401.
• [18] A. Kamińska, S. Krawczyk, E. Czerwosz, K. Sobczak, M. Kozłowski, C-Pd films selective hydrogen sensing in methane presence, Sensors and Actuators A 196, 86-91, (2013) dx/doi.org/10.1016/j.sna2013.04.006.
• [19] E. Kowalska, E. Czerwosz, R. Diduszko, A. Kamińska, M. Danila, Influence of PdHx formation ability on hydrogen sensing properties of palladium, carbonaceous films, Sensors and Actuators A 203, 434–440, (2013), DOI:10.1016/j.sna.2013.06.026.
• [20] R. Diduszko, M. Kozłowski, E. Czerwosz, A. Kamińska, R. Nietubyć, Changes in the structure of palladium nanograins in the carbon films (C-Pd), Solid State Phenomena, Vol. 203-204, 398–401, (2013), doi:104028/www.scientific.net/SSP.203-204.398.