化学复杂性如何影响高熵氧的稳定性

通过调控高熵氧（HEO）的化学组成是提高理想材料属性的强大方法。然而，受制于难以预测的竞争性稳定因素和不稳定因素，HEO材料的精准合成常常受阻。本文考察了配置熵对四个显著复杂氧化物系列（钙钛矿$AB$O$_3$、磨 Pyrochlore ($A_2B_2$O$_7$)、Ruddlesden-Popper ($A_2B$O$_4$)以及锆钨酸盐 ($AB_2$O$_8$）的相形成与稳定性。每个结构都有一个四价阳离子位点，我们尝试用四种阳离子的混合物来实现熵稳定。通过合成非无序参考化合物进行基准测试。虽然所有四个目标HEO材料都可通过离子半径准则实现，但仅高熵钙钛矿Ba(Ti,Zr,Hf,Sn)O$_3$成功合成。在磨 Pyrochlore中，形成了熵稳定的缺陷氟化物；而Ruddlesden-Popper相与多个竞争相共存；锆钨酸盐则出现了前体之间的意外深熔点，导致熔化先于高熵相的形成。因此，我们的案例研究表明，HEO的稳定性不能仅仅基于离子半径、晶格几何和电荷平衡考虑来简单预测，因为大量化学成分之间的相互作用的内在复杂性。