Hydrogen behavior in gasochromic tungsten oxide films investigated by elastic recoil detection analysis

反跳粒子検出法を用いたガスクロミック酸化タングステン膜中の水素挙動に関する研究

井上 愛知; 山本 春也; 永田 晋二*; 吉川 正人; 四竈 樹男*

Inoue, Aichi; Yamamoto, Shunya; Nagata, Shinji*; Yoshikawa, Masahito; Shikama, Tatsuo*

膜中への水素浸入に伴うガスクロミック酸化タングステン膜の構造及び組成の変化を調べた。RFマグネトロンスパッタ法を用いて膜を作製したところ、基板温度600Cで単斜晶系WO(0 1 0)面に1軸配向した膜が得られた。この膜に対して反跳粒子検出法を用いて膜中水素分布を調べたところ、膜中水素は0.24H/Wの濃度で一様に分布していた。膜表面にPdを被覆させ5%の水素を含んだArガスに曝すと膜は青く着色した。着色する際、膜の構造は単斜晶系から正方晶系に変化し、膜中水素濃度は一様に0.47H/Wまで増加した。これらの結果から、酸化タングステンのガスクロミック着色はタングステンブロンズの形成を伴うことが明らかになった。

Changes in the composition and crystalline structure of gasochromic tungsten oxide films resulting from the incorporation of hydrogen were investigated. An uniaxial oriented films in the (0 1 0) plane of monoclinic WO were obtained by reactive RF magnetron sputtering at 600 C. The elastic recoil detection analysis for the films on glassy carbon revealed that the hydrogen impurity was uniformly distributed up to a concentration of 0.24 H/W. The Pd-coated films on SiO turned to blue when they were exposed to a mixture of Ar and 5% H gases. When the sample became colored, the hydrogen concentration in the film increased to 0.47 H/W and the crystalline structure of the film changed from monoclinic to tetragonal. These results indicated that the gasochromic coloration of the tungsten oxide films was accompanied by formation of hydrogen compounds called tungsten bronze (H WO).