物理学报
物理學報
물이학보
2008年
3期
1851-1856
,共6页
姜雪宁%王昊%马小叶%孟宪芹%张庆瑜
薑雪寧%王昊%馬小葉%孟憲芹%張慶瑜
강설저%왕호%마소협%맹헌근%장경유
Gd2O3掺杂CeO2电解质薄膜%反应磁控溅射%生长特性%电学性能
Gd2O3摻雜CeO2電解質薄膜%反應磁控濺射%生長特性%電學性能
Gd2O3참잡CeO2전해질박막%반응자공천사%생장특성%전학성능
采用反应磁控溅射方法,在(0001)蓝宝石单晶衬底上,制备了纳米多晶Gd2O3掺杂CeO2(GDC)氧离子导体电解质薄膜,采用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)对薄膜物相、结构、粗糙度、表面形貌等生长特性进行了表征,利用交流阻抗谱仪测试了GDC薄膜不同温度下的电学性能;实验结果表明,GDC薄膜为面心立方结构,在所研究的衬底温度范围内,均呈强(111)织构生长;薄膜表面形貌随衬底温度发生阶段性变化:衬底温度由室温升高到300℃时,对应球形生长岛到棱形生长岛的转变,当完全为棱形岛生长时(300℃),生长岛尺寸显著增大;从400℃开始,则发生棱形生长岛到密集球形生长岛的转变,球形生长岛尺寸明显减小.生长形貌的转变反映着薄膜生长初期不同的成核机理,很可能与蓝宝石(13001)面的表面结构随温度变化有关;GDC多晶电解质薄膜的复平面交流阻抗谱主要源于晶界的贡献,根据Arrhenius图求得电导活化能Ea在1.2-1.5 ev范围内,接近于晶界电导的活化能值,并且随衬底温度升高Ea减小(Ea300 > Ea400> Ea600 );电导活化能以及晶粒尺寸不同,导致GDC薄膜电导率随测试温度的变化规律不同.
採用反應磁控濺射方法,在(0001)藍寶石單晶襯底上,製備瞭納米多晶Gd2O3摻雜CeO2(GDC)氧離子導體電解質薄膜,採用X射線衍射儀(XRD)、原子力顯微鏡(AFM)對薄膜物相、結構、粗糙度、錶麵形貌等生長特性進行瞭錶徵,利用交流阻抗譜儀測試瞭GDC薄膜不同溫度下的電學性能;實驗結果錶明,GDC薄膜為麵心立方結構,在所研究的襯底溫度範圍內,均呈彊(111)織構生長;薄膜錶麵形貌隨襯底溫度髮生階段性變化:襯底溫度由室溫升高到300℃時,對應毬形生長島到稜形生長島的轉變,噹完全為稜形島生長時(300℃),生長島呎吋顯著增大;從400℃開始,則髮生稜形生長島到密集毬形生長島的轉變,毬形生長島呎吋明顯減小.生長形貌的轉變反映著薄膜生長初期不同的成覈機理,很可能與藍寶石(13001)麵的錶麵結構隨溫度變化有關;GDC多晶電解質薄膜的複平麵交流阻抗譜主要源于晶界的貢獻,根據Arrhenius圖求得電導活化能Ea在1.2-1.5 ev範圍內,接近于晶界電導的活化能值,併且隨襯底溫度升高Ea減小(Ea300 > Ea400> Ea600 );電導活化能以及晶粒呎吋不同,導緻GDC薄膜電導率隨測試溫度的變化規律不同.
채용반응자공천사방법,재(0001)람보석단정츤저상,제비료납미다정Gd2O3참잡CeO2(GDC)양리자도체전해질박막,채용X사선연사의(XRD)、원자력현미경(AFM)대박막물상、결구、조조도、표면형모등생장특성진행료표정,이용교류조항보의측시료GDC박막불동온도하적전학성능;실험결과표명,GDC박막위면심립방결구,재소연구적츤저온도범위내,균정강(111)직구생장;박막표면형모수츤저온도발생계단성변화:츤저온도유실온승고도300℃시,대응구형생장도도릉형생장도적전변,당완전위릉형도생장시(300℃),생장도척촌현저증대;종400℃개시,칙발생릉형생장도도밀집구형생장도적전변,구형생장도척촌명현감소.생장형모적전변반영착박막생장초기불동적성핵궤리,흔가능여람보석(13001)면적표면결구수온도변화유관;GDC다정전해질박막적복평면교류조항보주요원우정계적공헌,근거Arrhenius도구득전도활화능Ea재1.2-1.5 ev범위내,접근우정계전도적활화능치,병차수츤저온도승고Ea감소(Ea300 > Ea400> Ea600 );전도활화능이급정립척촌불동,도치GDC박막전도솔수측시온도적변화규률불동.
