解析镱系高熵氧体中的结构相变
材料科学
2025-12-04 v1
摘要
我们报告了化学无序且 CeO2-LA2O3 高熵氧体 (HEO) 的温度-组成相图，其中 LA 表示等摩尔 Y、La、Sm 和 Pr 的配比，描绘了 bixbyite、无序 fluorite 以及中间空位有序 fluorite 相的稳定性区域。该相图基于应用于 bulk 陶瓷的表征程序构建，包括 X 射线衍射 (XRD)、透射电子显微镜 (TEM) 电子衍射、拉曼光谱、能量色散光谱、X 射线吸收近边缘结构光谱以及紫外-可见光谱，以在配方空间中量化晶体结构的多尺度特征、局部配位环境以及电子结构。这一综合性测量套件对于识别 closely related 相之间的边界至关重要。例如，拉曼散射揭示了 bixbyite 局部有序性独特的局部结构和缺陷环境，这些特征在平衡合成条件下可持续至约 50% 的 Ce 含量，但对 XRD 和 TEM 来说则不可见。我们还报告了随附的薄膜研究，表明物理沉积过程中的焓耗可 metastabilize 高对称性 (因此高熵) 的 fluorite 相，仅需 20% 的 Ce 含量。这一发现值得注意，因为电中性约束要求氧基亚格子异常稀疏；我们估算空位率为 16.7%，接近 delta-Bi2O3 的水平。总之，我们的平衡陶瓷和远离平衡薄膜表明，随着合成与严格选取的多尺度表征相结合，现在可以识别相稳定性的热力学驱动因素，同时推导出实现目标相和结构的实用指南——从而有针对性地工程化 CeO2-LA2O3 HEO 的性质，其广泛的缺陷化学需要如此方法。
引用
@article{arxiv.2512.03881,
title = {Resolving Structural Transitions in Lanthanide High-Entropy Oxides},
author = {Billy E. Yang and Saeed S. I. Almishal and Sai Venkata Gayathri Ayyagari and Mary Kathleen Caucci and Gerald Bejger and Christina M. Rost and Nasim Alem and Susan B. Sinnott and Jon-Paul Maria},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.03881},
year = {2025}
}