| 蓝宝石衬底上Gd2O3掺杂CeO2氧离子导体电解质薄膜的生长及电学性能 |
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| 引用本文： | 姜雪宁,王昊,马小叶,孟宪芹,张庆瑜.蓝宝石衬底上Gd2O3掺杂CeO2氧离子导体电解质薄膜的生长及电学性能[J].物理学报,2008,57(3). |
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| 作者姓名： | 姜雪宁 王昊 马小叶 孟宪芹 张庆瑜 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金
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辽宁省自然科学基金 |
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| 摘 要： | 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.
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| 关 键 词： | Gd2O3掺杂CeO2电解质薄膜 反应磁控溅射 生长特性 电学性能 蓝宝石衬底 掺杂 氧离子导体 电解质薄膜 薄膜生长 电学性能 substrate sapphire film electrolyte conductor doped electrical conductivity 变化规律 测试温度 薄膜电导率 晶粒尺寸 温度升高 电导活化能 晶界电导 |
Growth and electrical conductivity of Gd2O3 doped CeO2 ion conductor electrolyte film on sapphire substrate |
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| Jiang Xue-Ning,Wang Hao,Ma Xiao-Ye,Meng Xian-Qin,Zhang Qing-Yu.Growth and electrical conductivity of Gd2O3 doped CeO2 ion conductor electrolyte film on sapphire substrate[J].Acta Physica Sinica,2008,57(3). |
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| Authors: | Jiang Xue-Ning Wang Hao Ma Xiao-Ye Meng Xian-Qin Zhang Qing-Yu |
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