用于储氢应用的Mg/Ti双层薄膜的光学、电学和结构研究

用于储氢应用的Mg/Ti双层薄膜的光学、电学和结构研究

采用直流磁控溅射装置成功制备了双层Mg/Ti（200nm）薄膜。将这些膜在573K温度下真空退火1小时，以获得均匀且混合的双层结构。在不同的氢气压力（15、30和45psi）下对这些薄膜结构进行30分钟的氢化，以观察氢气对薄膜结构的影响。

通过紫外-可见吸收光谱、I-V特性和拉曼光谱研究了氢对Mg/Ti双层薄膜光学、电学和结构性能的影响。退火后的薄膜代表了半导体性质，其电导率约为10-5Ω/m，并且随着氢气压力的增加而降低。电阻率与氢压力的非线性关系揭示了氢在薄膜中的不均匀分布。拉曼光谱证实了薄膜中存在氢，其中发现峰的强度随着氢压力而降低。

图1 退火和退火氢化Mg/Ti双层薄膜的光学吸收光谱

图2 退火和退火氢化Mg/Ti双层薄膜的光学带隙光谱

图3 退火和退火氢化薄膜的电流-电压特性

图4 退火Mg/Ti双层薄膜的氢化物动力学

图5 退火和退火氢化Mg/Ti双层薄膜的拉曼光谱

结论

采用直流磁控溅射装置制备了双层Mg/Ti（200nm）薄膜。通过紫外-可见光谱、I-V特性和拉曼光谱测量，研究了氢对Mg/Ti薄膜结构的光学、电学和结构性能的影响。Mg/Ti双层薄膜的光学吸收随氢气压力的变化表明，薄膜的吸收和光学能带隙随氢气压力增加而增加。电流-电压测量证实了由于混合导致的双层膜的部分半导体性质，并且由于氢与薄膜结构的相互作用，双层Mg/Ti膜的电导率随着氢压力的增加而降低。双层Mg/Ti薄膜的电阻率测量已经证明了由于氢化而导致的电阻率的增加。拉曼光谱证实了薄膜中存在氢，其中峰的强度随着氢压力而降低。此外，在45psi的压力下，在退火膜中观察到小峰的消失，这意味着薄膜氢化后相可能发生变化，并且氢也与金属间隙和表面位置形成结合。