岩盐结构高熵氧化物中的构型熵驱动相稳定性与热输运

高熵氧化物（HEOs）为探索构型熵与焓在稳定复杂固溶体中的热力学相互作用提供了一个独特平台。本研究考察了一系列具有不同构型熵的岩盐结构氧化物，涵盖从二元到多阳离子体系，以阐明焓与熵在相稳定化中的竞争作用。合成了包括(Ni$_{0.8}$Cu$_{0.2}$)O到(NiCuZnCoMg)$_{0.9}$A$_{0.1}$O（A = Li, Na, K）在内的组成，并讨论了其结构、微观结构和热学性质。X射线衍射结合热循环证实，即使中等构型熵（$\sim$0.95R）也能诱导由构型熵（$\Delta S_{conf}$）稳定的单相行为，挑战了传统的1.5R阈值。高分辨率透射电子显微镜和EDS映射分别揭示了纳米晶特征和均匀元素分布，而XPS分析确认了二价氧化态。观察到高构型熵与热导率（$\kappa$）之间的强耦合。首先，$\kappa$随$\Delta S_{conf}$增大而急剧下降，然后分解样品（在冷却时）表现出高$\kappa$，展示了$\Delta S_{conf}$对$\kappa$的作用。此外，Li掺杂的组成表现出改善的热电性能，在1173K下获得最大优值（$zT$）约0.15，这得益于低热导率和有利的载流子传输。结果表明，即使在中间值下，构型熵在稳定无序单相氧化物和调控声子输运方面也起着重要作用。