Wasserstoffsensoren basierend auf Magnesium-Nickel-Dünnschichten

Abstract

Im Rahmen dieser Diplomarbeit geht es um die Entwicklung eines Wasserstoffsensors basieren auf den elektrischen und optischen Eigenschaften einer Magnesium-Nickel-Gemischs, die zuvor auf dem Gebiet der Sensorik keine Anwendung gefunden haben.Die Magnesium-Nickel-Schicht wird über das Radio-Frequenz-Sputterverfahren auf einem Glassubstrat abgeschieden. Sie bildet in Wechselwirkung mit Wasserstoff Metallhydride, die sowohl elektrochrome als auch gasochrome Eigenschaften besitzen. Durch die Absorption von Wasserstoff ändert sich sowohl die elektrischen Eigenschaften der Schicht (Erhöhung des elektrischen Widerstandes), als auch die optischen (Verringerung der Reflektion). Es findet ein reversibler Übergang zwischen einem nicht transmittierenden, metallischen und einem transmittierenden, isolatorähnlichen Zustand statt. Zusätzlich zur funktionalen Schicht (Magnesium-Nickel)wird eine Deckschicht aus Palladium mittels Sputtertechnik aufgebracht, die als Oxidationsschutz und zur Wasserstoff Dissoziation dient. Widerstandsänderung, Refektions- bzw. Transmissionsänderung sowie ihr zeitliches Ansprechen bei Wasserstoffzugabe lassen sich über Zusammensetzung (Mg/Ni)und Schichtdicke, d.h., letztlich durch die vorgegebenen Sputterparameter, steuern. Besonderes Augenmerk lag bei der Entwicklung der Sensorschicht auf einer schnellen Ansprechzeit sowie auf einem reversiblen und reproduzierbaren Signal.