室温射频溅射制备混合离子-电子导体 Nd₂Ni₀.₈Cu₀.₂O₄₊δ 薄膜

降低固体氧化物燃料电池（SOFC）的工作温度，对于提高其耐久性并促进大规模商业化至关重要。诸如 Nd₂Ni₁₋ₓCuₓO₄₊δ（NNCO）这类兰德尔斯多珀姆族混合离子-电子导体（MIECs），因其高氧输运速率和有利的缺陷化学，展现出吸人的阴极性能。本文研究了 Nd₂Ni₀.₈Cu₀.₂O₄₊δ 薄膜的制备工艺，采用室温射频溅射工艺并随后进行适度温度的退火处理。为简化沉积过程，采用单一比例的靶材，尽管铜和镍元素的沉积产率不同带来了配分难题。我们通过X射线衍射、黱背散射谱、能谱X射线光谱以及温度依赖电阻率测量，考察了沉积功率密度对相形成和薄膜配分的影响。随着沉积功率密度的增加，杂质相的存在显著降低，促进了所需 n=1 兰德尔斯多珀姆相的稳定化。在 230 W（3.1 W cm⁻²）的条件下沉积的薄膜表现出以 NNCO 结构为主、元素比例接近理论值，以及与 Bulk 材料一致的电阻率值。这些结果表明，高功率溅射结合原位退火处理，能够制备适用于 SOFC 阴极的 NNCO 薄膜。该研究结果支持基于 PVD 方法在大规模制备高级 SOFC 组件方面的潜力。