Behavior of hydrogen implanted during physical vapor deposition in Al, Mg and MgAl films

Abstract

Darbe nagrinėta vandenilio atomų elgsena Al, Mg ir MgAl plėvėse. Plėvelės buvo sodrinamos augimo metu teigiamais vandenilio jonais, pritraukiamais iš plazmos. Vandenilio atomų pasiskirstymas plėvėje buvo matuojamas rusenančio išlydžio spektroskopijos būdu. Esant didelėms vandenilio koncentracijoms Al, Mg ir MgAl plėvėse, kaip rodo Rentgeno spindulių difrakcinė analizė, atitinkamai formuojasi hidridai MgH2, AlH3 ir Mg(AlH4)2, kurie stabiliai egzistuoja, jei temperatūra neviršija 100ŗC. Aukštesnėse temperatūrose vyksta hidridų destrukcija. MgH2 destrukcijos temperatūra yra 300 ŗC, AlH3 – 130 ŗC. Nustatyta, kad magnio alanato destrukcija vyksta trimis etapais atitinkamai esant 100, 130 ir 400 ŗC temperatūroms. Laisvas vandenilis palieka Mg ir MgAl dangas ir kaupiasi burbuluose Al dangose. Vandenilio efuzijos kinetiką iš Mg ir MgAl dangų, matyt, sąlygoja paviršinės rekombinacijos procesas, o iš Al dangų – difuzija pro ploną natūralaus Al2O3 oksido sluoksnį

The behavior of hydrogen in Mg, Al and MgAl thin films on stainless steel substrate was investigated in this work. The hydrogen ions extracted from plasma were used to load hydrogen into the film material. Glow discharge optical emission spectroscopy (GDOES) was applied to obtain the hydrogen depth profiles in Al films versus hydrogenation parameters. The MgH2, AlH3 and Mg(AlH4)2 hydrides were identified in plasma hydrogenated at temperature below 100 ° C films using X-ray diffraction (XRD). The reversible hydride phase transformation has been observed at elevated temperatures. Three hydrogen release stages at 100, 130 and 400 ° C were registered for Mg(AlH4)2 corresponding to three steps of decomposition