Zr₂Y₂O₇-Y₃NbO₇体系中阳离子组成对氧化物电导率的影响

采用基于第一性原理的、真实的原子间势，通过分子动力学模拟研究了Zr₂Y₂O₇-Y₃NbO₇体系中阳离子组成对离子电导率的影响，并将动力学性质与晶格无序度联系起来。在整个组成范围内，该体系保持无序的萤石晶体结构，且空位浓度恒定。实验观察到的随Nb⁵⁺含量增加电导率降低、无序度增加的趋势，在将阳离子随机分配到阳离子亚晶格格点上的模拟中得到了再现。通过进行额外的计算（例如，使阳离子电荷相等），将这些趋势归因于阳离子电荷和相对尺寸的影响，以及它们对空位有序化的作用。然而，模拟并未完全再现所有观测到的性质，尤其是对于Y₃NbO₇。其电导率被显著高估，并且在选区电子衍射研究中观察到的显著漫散射特征也未能始终重现。对这些不足的考虑促使我们初步尝试表征阳离子在其晶格上部分有序化的后果，这显著影响了空位有序化的倾向。在组成范围的Zr₂Y₂O₇一侧，阳离子有序化的程度和后果似乎要弱得多。