室温下二氧化铈薄膜中形变诱导的电荷重分布
材料科学
2020-02-04 v1
摘要
通过金属氧化物的应变工程调控电子性质，是理解储能与转换器件中电化学和催化反应的重要一步。传统上，应变工程研究聚焦于高温（500 {\deg}C 及以上）下氧离子的迁移，因引入混合电子与离子导电而使电学性质复杂化。在本研究中，我们展示了通过机械形变在局域区域发生相变而导致的 CeO2 薄膜室温电荷重分布。室温下对 CeO2 薄膜的机械压痕导致不可逆形变。导电探针原子力显微镜（C-AFM）分析显示通过 CeO2 薄膜局域形变区的电流增大。配备透射电子显微镜（TEM）的电子能量损失谱（EELS）分析表明，形变区电流衬度的增加源于 Ce3+ 离子浓度的升高。我们基于分子动力学（MD）模拟和第一性原理密度泛函理论（DFT）计算所完成的原子尺度计算工作，讨论了形变区 Ce3+ 离子增多背后的根本原因。塑性形变诱导立方萤石结构 CeO2 相变为新形成的 T-CeO2 结构。该相变主要通过氧离子靠近铈离子以释放 CeO2 薄膜中吸收的机械能而发生，随后发生从初始 CeO2 到新生成 T-CeO2 结构的电荷重分布。
引用
@article{arxiv.2002.00889,
title = {Deformation-induced charge redistribution in Ceria thin film at room temperature},
author = {Kyoung-Won Park and Chang Sub Kim},
journal= {arXiv preprint arXiv:2002.00889},
year = {2020}
}