在化物Gd化CeO2-BixbyiteRE2O3 (RE=Y和Sm) 中调节离子导电性 通过控制界面应变来控制多层薄膜
Gene Yang1, Mohammad El Loubani1, Habib Rostaghi Chalaki1
1Department of Mechanical Engineering, University of South Carolina, Columbia, South Carolina 29208, United States.
ACS applied electronic materials
|August 28, 2023
概括
氧化物薄膜中的界面应变可以增强离子导电性. 在GDC-Sm2O3薄膜中的拉伸应变通过增加氧气空缺来增加离子运输,与压缩GDC-Y2O3薄膜不同.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 固态化学 固态化学
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 异形氧化物薄膜的界面应变对于调整材料特性至关重要.
- 通过氧化物多层薄膜的界面应变增强离子导电是一种有前途的研究方向.
- 由于空间电荷效应等混因素,界面应变对离子传输的确切影响仍在争论中.
研究的目的:
- 为了研究介面应变对氧化物多层薄膜中的离子导电性的影响.
- 要区分应变与其他界面现象对离子传输的影响.
- 通过接口工程,为设计先进的快速离子导体提供见解.
主要方法:
- 多层薄膜的生长,使用有离子导体的加多配合的Ceria (GDC) 和绝缘体的稀土氧化物 (RE2O3),其中RE=Y和Sm).
- 制造压缩拉伸 (GDC-Y2O3) 和拉伸拉伸 (GDC-Sm2O3) 两种多层薄膜.
- 对离子导电率和氧空位度与界面应变相关的分析.
主要成果:
- 与压力应变的GDC-Y2O3片相比,拉伸应变的GDC-Sm2O3多层片表现出增强的离子导电性.
- 在GDC-Sm2O3薄膜中,增强的导电性与氧气空缺度增加有关.
- 在GDC-Sm2O3膜中增加接口的数量并没有导致离子导电性的进一步改善.
结论:
- 界面应变在氧化物材料中调节离子导电方面发挥着决定性的作用.
- 拉力应变可以通过操纵氧气空隙度来有效地利用它来增强离子导电性.
- 接口工程为高性能快离子导体的合理设计提供了一个可行的策略.
