氫在非透明金屬材料中的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)學(xué)是氫傳感和氫存儲(chǔ)技術(shù)的關(guān)鍵马昙，也是一個(gè)挑戰(zhàn)桃犬。除了傳統(tǒng)的光學(xué)研究外行楞，氫吸收引起的鐵磁薄膜磁性能的可逆變化為固體中氫的可視化提供了一種新的方法攒暇，吸氫后材料的晶體結(jié)構(gòu)、電子性能和磁性通常會(huì)發(fā)生變化形用。
利用磁光克爾效應(yīng)可視化氫在磁膜中的擴(kuò)散
大多數(shù)研究都集中在氫化引起的可逆光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)變化上证杭。氫致電阻率降低可以應(yīng)用于氫傳感田度，但不能提供材料中氫含量的空間分辨率。氫引起的光學(xué)性質(zhì)的變化解愤，特別是傳輸，提供了一種檢測(cè)材料中氫擴(kuò)散的非侵入性方法琢歇。
大多數(shù)研究分別使用YHx和VHx的反射率和透射率變化來(lái)可視化氫擴(kuò)散兰怠。然而梦鉴，研究氫在其他非透明金屬材料中的擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。除了已報(bào)道的光學(xué)研究外揭保，還應(yīng)考慮由氫吸收和解吸引起的鐵磁薄膜磁性能的可逆變化。該方法可應(yīng)用于各種氫敏磁性pd合金秸侣，盡管氫致反射率變化有限存筏，但氫致磁性變化的檢測(cè)是可行的。研究表明味榛，在退火的Pd/Co/Pd三層和[Co/ Pd]多層中椭坚，由于Pd合金的界面效應(yīng)，可以觀察到氫化誘導(dǎo)的磁性調(diào)制善茎。這是因?yàn)殁Z是氫分子解離的高效催化劑，而且鈀氫化物的形成對(duì)能量有利频轿。富pd磁合金薄膜中還可觀察到明顯的磁調(diào)制垂涯，這表明這種材料將用于制造氣體傳感器，尤其適用于空間分辨氫擴(kuò)散航邢。此外耕赘，磁光克爾效應(yīng)(MOKE)源于材料的光學(xué)性質(zhì)和磁性膳殷，由于具有較高的靈敏度和可行性操骡，早已廣泛應(yīng)用于納米尺度樣品的磁測(cè)量赚窃。除了測(cè)量磁光克爾旋轉(zhuǎn)和強(qiáng)度外册招，還可以測(cè)量磁性的固有特性，如磁重力Hc和方位比Mr/Ms考榨。
圖1
圖1展示了一個(gè)帶有測(cè)量幾何圖形的樣例結(jié)構(gòu)鹦倚。50 nm厚的Co25Pd75合金條紋右側(cè)被100 nm厚的ZnO薄膜完全覆蓋河质。ZnO是透明的，因此可以很容易地通過(guò)厚厚的ZnO覆蓋層進(jìn)行Kerr測(cè)量震叙。此外掀鹅，ZnO/CoPd界面在室溫下是穩(wěn)定的;用ZnO覆蓋CoPd膜不會(huì)引起磁性能的大變化(補(bǔ)充圖1)。ZnO的原子結(jié)構(gòu)非常致密媒楼，H2分子無(wú)法穿透。因此划址，ZnO覆蓋層可以阻止氫從CoPd的覆蓋表面直接接觸和吸收電影扔嵌。如圖1c所示限府，CoPd膜的右側(cè)被100nm厚的ZnO覆蓋層完全覆蓋，左側(cè)為裸露痢缎。在H2氣體暴露過(guò)程中，氫氣的吸收只發(fā)生在CoPd裸露表面独旷，因此CoPd膜中的h含量從裸露部分(左)擴(kuò)散到ZnO覆蓋部分(右)署穗。相反，當(dāng)腔室被抽真空時(shí)嵌洼，氫的解吸只發(fā)生在裸CoPd表面案疲，因此h含量從ZnO覆蓋部分(右)擴(kuò)散到裸部分(左)。為了監(jiān)測(cè)氫氣的擴(kuò)散褐啡，克爾顯微鏡聚焦于邊界區(qū)域，視野為500 × 500μm2鳖昌。使用合適的磁場(chǎng)記錄順序Kerr圖像春贸。通過(guò)對(duì)克爾圖像中選定區(qū)域的強(qiáng)度進(jìn)行積分可以得到每個(gè)區(qū)域的局部磁滯回線。因此遗遵，在氫氣暴露或解吸過(guò)程中萍恕，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)Co25Pd75膜中的空間分辨磁性行為车要。
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