合金化 SrTiO3/SrFeO2.5 化合物的结构无序与电子结构：一项理论研究
材料科学
2018-08-14 v2
摘要
许多应用于燃料电池电极的混合型离子/电子导体（MIECs）可视为钙钛矿氧化物与有序氧空位化合物之间的合金。例如，在模型 MIEC（STF）中，SrTiO3 晶格内存在较低的氧扩散势垒，当其与所述具有本征氧缺陷的 SrFeO2.5 混合时，离子电导率可大幅提升。同时，可通过控制合金的缺陷化学来优化电子电导率。然而，此类合金的构型空间过于庞大，难以直接进行原子建模，这阻碍了其深入理解和预测建模。本工作中，我们提出一种团簇展开模型，用以描述无序 SrTiO3/SrFeO2.5 合金在完整固溶体组分空间 Sr(Ti1-x,Fex)O3-0.5x (0<x<1) 内的能量学。通过团簇展开蒙特卡洛模拟搜索最低能量原子构型并探究晶格无序的起源。借助真实构型的表示，我们还考察了不同化学计量比下此类合金的电子结构。我们发现，由原子模型计算得到的带隙随组分演化与实验测量一致。同时，带边分析阐明此类合金内的电子电导率可由 Fe/Ti 阳离子无序所促进。以 SrTiO3/SrFeO2.5 合金为例，此处所采用的通用计算框架可推广至其他相关的 MIEC 材料体系。
引用
@article{arxiv.1801.00456,
title = {Structural Disorder and Electronic Structure in Alloyed SrTiO3/SrFeO2.5 Compounds: A Theoretical Study},
author = {Bin Ouyang and Tim Mueller and Nicola H. Perry and Narayana R Aluru and Elif Ertekin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1801.00456},
year = {2018}
}
备注
18 pages, 5 figures