Příprava a analýza multivrstevnatých systémů kov, dieletrikum metodami PVD

Abstract

Pro vyvíjená využití vodíkových technologií v energetice je nutné zajistit jejich bezpečnost pomocí vývoje kvalitních vodíkových senzorů. V práci jsou zkoumány dva principy optických senzorů využívajících jevů na rozhraní kovu a dielektrika ve vícevrstevných strukturách tenkých vrstev, a to kombinace tenké vrstvy stříbra s velmi tenkou vrstvou paladia pro vybuzení povrchového plasmon-polaritonu a kombinace stříbra, dielektrické mezivrstvy a velmi tenké vrstvy paladia pro vybuzení vlnovodného módu. Vzorky byly připraveny metodami Magnetron Sputtering a Ionized Jet Deposition. Analýza vzorků probíhala za využití elipsometrie, metody Attenuated Total Reflection, mikroskopie atomárních sil a počítačových simulací. Funkčnost senzorických struktur byla analyzována pomocí in operando elipsometrické analýzy tenké vrstvy paladia a simulace chování senzoru na základě změny parametrů paladiové vrstvy. Struktura fungující na bázi povrchových plasmon-polaritonů se ukázala být vhodným kandidátem pro další vývoj vodíkového senzoru.

To develop the use of hydrogen technologies in the energy sector, it is necessary to ensure their safety by developing high-quality hydrogen sensors. In this work, two principles of optical sensors exploiting metal-dielectric interface phenomena in multilayer thin film structures are investigated, specifically the combination of a thin silver layer with a very thin palladium layer for excitation of the surface plasmon-polariton and the combination of silver, a dielectric intermediate layer and a very thin palladium layer for excitation of the waveguide mode. The samples were prepared by Magnetron Sputtering and Ionized Jet Deposition methods. The analysis of the samples was carried out using ellipsometry, Attenuated Total Reflection method, atomic force microscopy and computer simulations. The functionality of the sensor structures was analyzed by in operando ellipsometric analysis of the palladium thin film and simulation of the sensor behavior based on the variation of the palladium layer parameters. The structure functioning on the basis of surface plasmon-polaritons was found to be a suitable candidate for further development of the hydrogen sensor.