利用空间分辨同位素交换拉曼光谱实时观测 CGO 薄膜中的氧扩散
材料科学
2025-11-05 v2
摘要
将先进材料应用于新型能源、健康和计算领域，要求对相关的物理化学机制有基本理解，包括离子和电子导电性、缺陷形成过程以及反应动力学。因此，通过先进且直接的实验技术获取功能材料的基础常数是关键。基于新型原位同位素交换拉曼光谱（IERS）方法，我们提出了一种新颖、低成本且广泛适用的方法，以前所未有的时间分辨率分析薄膜中的氧示踪扩散。拉曼光谱对局部同位素组成的变化敏感，表现为氧拉曼模的频移。采用拉曼透明的覆盖层可建立面内示踪梯度，并通过连续的空间与时间分辨原位拉曼线扫描追踪同位素交换与扩散过程。与常规技术类似，可由这些同位素梯度计算传质系数，但附加了其他技术无法获取的时间分量。本文研究了以 Si3N4 或 Al2O3 作为覆盖层的钆掺杂二氧化铈（CGO）薄膜。我们报告了中温新兴应用感兴趣的温度范围（300-500°C）内的扩散系数，并通过与 FEM 仿真及文献结果对比，验证了测量程序及提取参数的有效性。
引用
@article{arxiv.2405.08462,
title = {Real time observation of oxygen diffusion in CGO thin films using spatially resolved Isotope Exchange Raman Spectroscopy},
author = {Alexander Stangl and Nicolas Nuns and Caroline Pirovano and Kosova Kreka and Francesco Chiabrera and Albert Tarancón and Mónica Burriel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.08462},
year = {2025}
}