Desorpcja polowa wodoru z powierzchni metali d-przejściowych

• Autorzy: Stępień Z. M.

Warianty tytułu

EN

Field desorption of hydrogen from a d-metal surface

• Konferencja: Kongres Polskiego Towarzystwa Próżniowego ; Krajowa Konferencja Techniki Próżni (4 ; 8 ; 21-24.09.2008 ; Janów Lubelski, Polska))
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W procesie desorpcji polowej wodoru z powierzchni metali d-przejściowych zaobserwowano jony H ⁺ , H ₂⁺ oraz jony H ₃⁺ . Liczba desorbowanych jonów wodoru rosła wraz ze wzrostem ciśnienia wodoru w obszarze emitera i malała z jego obniżeniem, jednakże w procesie tym, w przypadku niektórych metali, jak Co, Ni czy Ta, występuje charakterystyczna pętla histerezy. Wykonany pomiar energii wiązania desorbowanych jonów w różnych punktach histerezy pokazał, że desorpcja wodoru następuje z miejsc o tej samej energii wiązania, czyli z miejsc adsorpcyjnych tego samego typu. Oznacza to, że proces ten jest zależny jedynie od ich ilości. Ponieważ w badanym procesie w pewnym zakresie natężeń pola desorpcji dla tych metali, obserwuje się nie tylko jony metalu, ale również i jony MeHn+ (gdzie n = 1,2,3 i 4) do wyjaśnienia występowania efektu histerezy założono, że część wodoru wdyfundowuje do przypowierzchniowych luk tetraedrycznych i oktaedrycznych, tworząc powierzchniowe związki wodoru z metalem tzw. wodorki powierzchniowe. Zmniejsza to w sposób bardzo istotny energię wiązania wodoru w miejscach adsorpcyjnych nad tymi obsadzonymi łukami, zmniejszając tym samym liczbę dostępnych, w procesie adsorpcji polowej, miejsc adsorpcyjnych. Hipotezę tę poparto obliczeniami przeprowadzonymi z wykorzystaniem metod obliczeniowych chemii kwantowej, a w szczególności teorię funkcjonału gęstości (DFT).

EN

H ⁺ , H ₂⁺ and also H ₃⁺ ions were observed during the field desorption of hydrogen from a cobalt tip surface at a temperaturę of 20K. The number of desorbed hydrogen ions increased with increasing local pressure of hydrogen in the space around the field emitter tip whereas it decreased with decreasing the pressure, though, this process was accompanied by a characteristic hysteresis loop. The measurement of binding energy of the desorbed ions at different points of the hysteresis showed that desorption of hydrogen occurred from the sites of the same binding energy, i.e. from the adsorption sites of the same type. This means that the desorption process was dependent on the number of sites only. Also cobalt and CoH _n⁺ (where n = 1,2,3) ions were observed in the process of interest, for a certain rangę of desorption field strength, therefore the hysteresis effect was explained based on the assumption that part of the hydrogen, filling the subsurface tetrahedral and octahedral voids, might form surface compounds with cobalt. The filling must essentially reduce the binding energy of hydrogen at the adsorption sites located just above the occupied voids, which would lead to Iowering number of sites available for field adsorption. This hypothesis has been supported with quantum chemistry based calculations using the density functional theory.

Słowa kluczowe

PL

desorpcja polowa wodoru; metale d-przejściowe; histereza

EN

field desorption of hydrogen; d-metal surface; hysteresis

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 50, nr 1
• Strony: 26--28
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Stępień Z. M.

• Akademia Jana Długosza, Instytut Fizyki, Częstochowa

Bibliografia

• [1] Christmann K.: Surf. Sci. Rep., 9 (1988) 1.
• [2] Kreuzer H. J.: Surf. Sci., 243 (1991) 336.
• [3] Tsong T., McLane S. B., Kinkus T. J.: Rev. Sci. Instrum., 53 (1982) 1442.
• [4] Stępień Z. M., Tsong T. T.: Surf. Sci., 409 (1998) 57.
• [5] GAUSSIAN 98, Revision A., M. J. Frisch, at al.: Gaussian, Inc., Pittsburgh PA, 1998.
• [6] Müller E. W., Tsong T. T.: Field Ion Microscopy. Field Ionization and Field Evaporation. Pergamon Press, New York 1973.
• [7] Tompkins F. C.: Chemisorption of Gases on Metals. Academic Press, London, New York, San Francisco, 1978.
• [8] Forbes R. G.: Surf. Sci., 61 (1976) 221.
• [9] Fedotov V. K., Antonov V. E., Antonova T. E., Bokhenkov E. L., Dorner B., Gross G., Wagner F. E., Alloys J.: Compds 291 (1999) 1.
• [10] Tsong T. T.: Atom - probe Field Ion Microscopy. Cambridge University Press, Cambridge, 1990.
• [11] Tsong T. T.: Prag. Surf. Sci., 74 (2003) 69.
• [12] Ye X., Kreuzer H. J., Salahub D. R.: Appl. Surf. Sci. 67, (1993) 1.
• [13] Tomaszewska A., Stępień Z. M.: J. Phys. Conf. Ser. 79, (2007) 012028.