Investigation of substrate surface effects on kinetics of thin Mg-Ni, Mg and Mg-Ti films hydrogenation

Įprastai plonų metalų hidridų dangų tyrimuose didžiausias dėmesys skiriamas pačios dangos sudėčiai, storiui ir kt. savybėms, tuo tarpu padėkliukas, ant kurio garinama danga, laikomas laisvai pasirenkamu kintamuoju, kurio potenciali įtaka dangos hidrinimuisi yra visiškai nenagrinėjama. Todėl pagrindinis šio disertacinio darbo tikslas buvo eksperimentiškai ištirti, ar vien skirtingų padėkliukų bei skirtingo jų paruošimo metodų naudojimas yra pakankamas veiksnys siekiant modifikuoti pasirinktos medžiagos plonų dangų hidrinimosi savybes. Tikslui pasiekti darbe tiriama skirtingais plazmos režimai paveiktų silicio ir politetrafluoroeteno padėkliukų įtaka Mg-Ni, Mg ir Mg-Ti plonų dangų hidrinimo kinetikai, kristalinių fazių formavimuisi ir dangų mikrostruktūrai. Gautieji eksperimentiniai rezultatai parodė, kad skirtingų paviršinių savybių padėkliukų panaudojimas leidžia valdyti kokia kristalinė hidrido fazė yra suformuojama Mg-Ni plonų dangų hidrinimo metu. Darbe pateikti aiškinamieji modeliai, kurie susieja Mg-Ni dangų hidrinimosi ypatybes su padėkliukų chemine sudėtimi ir fizikinėmis savybėmis. Mg-Ni tyrimų metu pastebėti padėkliukų įtakos dėsningumai ir prielaidos buvo papildomai patikrinti panaudojant Mg ir Mg-Ti dangas. Tyrimai su papildomomis medžiagomis, taip pat parodė esant sąryšių tarp padėkliukų paviršinių savybių ir hidrinimo metu dangose vykstančių pokyčių.In thin metal hydrides research and applications most of the attention is paid to the hydrogen adsorbing material and modification of its properties, meanwhile the potential effect of substrate and its interaction with the film is not investigated. Therefore the main aim of this research work was to test experimentally if using dissimilar substrates and varying their pretreatment conditions alone could have significant effects to change hydrogenation properties of selected materials in thin film form. For this purpose it was tested how silicon and polytetrafluoroethylene substrates with different plasma pretreatment effects the hydrogenation properties of Mg-Ni, Mg and Mg-Ti thin films. The observed results revealed that differing properties of the substrates surfaces have significant effect on hydrogenation of Mg-Ni thin films and purposive selection of particular substrates can be used to control the formation of particular phase of Mg-Ni hydride. Experimental observations for Mg-Ni thin films were linked to the chemical composition and physical properties of the substrates. In order to test if the findings with Mg-Ni thin films can be applied to other hydrogen adsorbing films, additional research was made by using Mg and Mg-Ti thin films deposited on the same differing substrates. For later films the influence of substrate properties to the thin film behaviour during hydrogenation was also observed.Vytauto Didžiojo universiteta