鑭鎳基薄膜的制備及氫敏性能研究.pdf

1、隨著氫氣在國民經(jīng)濟中各領域的廣泛應用，氫氣的檢測和監(jiān)測顯得尤為重要，因此氫氣傳感器逐漸成為目前研究的重點。作為氫氣傳感器的核心部分，氫敏材料的研究成為傳感器研究的關鍵。為解決目前氫敏材料的室溫工作問題，本文提出了一種新型的復合氫敏薄膜，并以此薄膜作為敏感膜制作傳感元件，對其氫敏性能進行研究。LaNi5是一種六方晶體結(jié)構(gòu)的金屬間化合物，具有優(yōu)異的儲氫性能，其儲氫量大，一般為1.4wt.％，室溫下的平衡氫壓為0.2～0.3MPa，在常溫附近

2、可自由地吸放氫。本文采用磁控濺射技術，借助于X射線熒光光譜、X射線衍射等分析技術，設計了扇形復合靶，通過調(diào)整襯底溫度、濺射功率等工藝參數(shù)，制備了LaNi5薄膜。將該薄膜在空氣中700℃半小時退火后得到一種表層富鎳且具有大量氧空位的Ni-La2O3體系，內(nèi)部為LaNi5結(jié)構(gòu)的具有P型半導體電學特性的新型復合薄膜。
　　 本研究以該復合薄膜為敏感材料，借助于MEMS相關工藝制作傳感元件，并在自行設計和構(gòu)建的氫敏測試平臺進行了性能測試

3、。測試結(jié)果表明，當元件吸收氫氣后電阻上升，放氫后電阻下降。元件對純氫氣的靈敏度S約為0.2，響應時間trs和恢復時間trc分別約為80s、300s；并對濃度低于爆炸極限的3.6 vol.％H2/Ar的氣體作出響應，靈敏度為0.17，分析認為，當氫氣在該薄膜表面吸附時，物理吸附態(tài)的氫在金屬Ni的催化作用下分解為氫原子，氫原子一方面釋放出電子與表面的氧空位復合，使表面空穴濃度減小，另一方面滲透進入體內(nèi)LaNi5晶格的間隙，從LaNi5導帶獲