辐照导致的氧化物界面电场放大：通过相关 DPC-STEM 与 DFT 揭示
材料科学
2026-03-13 v1
摘要
异质界面在现代器件中无处不在，广泛应用于从微电子到能源应用结构组件的技术中。许多新兴技术应用于卫星、电池和下一代核反应堆等应用场景，这些应用环境条件严苛。在某些情况下，辐照和腐蚀会同时作用于材料。延长这些技术寿命的关键在于深入了解其组件材料平台和界面在极端环境下的响应方式，其中辐照与腐蚀可能以独特于环境条件下的方式进行耦合。氧化物可在金属底层上快速形成，可作为保护涂层；增强氧化物上层对底层金属合金的抗辐照性是缓解腐蚀的潜在途径。本文研究了辐照导致的非平衡缺陷对多相氧化物异质界面处及附近电荷分离和电场的影响。我们对受辐照的 Fe2O3-Cr2O3 薄膜异质结构进行了详细研究，运用第一性原理 DFT 电子结构建模结合 4D-STEM DPC 和 EELS 技术来测量纳米尺度的电场变化。我们的结果表明，辐照可显著调制界面电场，且可通过控制氧化物界面原子化学结构来调节其方向。这表明可通过工程化具有电场调控缺陷空间分布能力的保护性氧化物异质结构覆盖层，从而显著提升面向极端环境的抗腐蚀材料设计。
引用
@article{arxiv.2603.12153,
title = {Irradiation-induced amplification of electric fields at oxide interfaces as revealed by correlative DPC-STEM and DFT},
author = {Elizabeth A. Peterson and Dongye Liu and Sean H. Mills and Tiffany C. Kaspar and Hyosim Kim and Yongqiang Wang and Blas P. Uberuaga and Andrew M. Minor},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.12153},
year = {2026}
}