国家自然科学基金(50502010)
- 作品数：5 被引量：7H指数：2
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- 基片温度对反应射频磁控溅射法制备掺杂CeO2电解质薄膜的影响被引量：2
- 2006年
- 利用Gd/Ce镶嵌复合靶、采用反应射频磁控溅射技术制备了Gd2O3掺杂CeO2(GDC)氧离子导体电解质薄膜,重点探讨了基片温度对薄膜物相结构、沉积速率及生长形貌的影响.分析结果表明,不同温度下制备的薄膜中,立方面心结构GDC固溶体相占主导,同时存在少量体心立方结构Gd2O3中间相;GDC薄膜的生长取向随基片温度而变化,200℃时,无择优取向,500℃时薄膜呈现(220)织构,700℃则为(111)择优取向;薄膜沉积速率随基片温度呈阶段性规律变化,(220)方向择优生长越显著,沉积速率越高,薄膜粗糙度越大;AFM分析表明,薄膜为岛状生长,随温度升高,表面生长岛尺寸增大,岛密度变小.
- 郝斌魁姜雪宁张庆瑜陈充林
- 关键词：基片温度X射线衍射原子力显微镜
- 蓝宝石衬底上Gd_2O_3掺杂CeO_2氧离子导体电解质薄膜的生长及电学性能被引量：5
- 2008年
- 采用反应磁控溅射方法,在(0001)蓝宝石单晶衬底上,制备了纳米多晶Gd2O3掺杂CeO2(GDC)氧离子导体电解质薄膜,采用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)对薄膜物相、结构、粗糙度、表面形貌等生长特性进行了表征,利用交流阻抗谱仪测试了GDC薄膜不同温度下的电学性能;实验结果表明,GDC薄膜为面心立方结构,在所研究的衬底温度范围内,均呈强(111)织构生长;薄膜表面形貌随衬底温度发生阶段性变化:衬底温度由室温升高到300℃时,对应球形生长岛到棱形生长岛的转变,当完全为棱形岛生长时(300℃),生长岛尺寸显著增大;从400℃开始,则发生棱形生长岛到密集球形生长岛的转变,球形生长岛尺寸明显减小.生长形貌的转变反映着薄膜生长初期不同的成核机理,很可能与蓝宝石(0001)面的表面结构随温度变化有关;GDC多晶电解质薄膜的复平面交流阻抗谱主要源于晶界的贡献,根据Arrhenius图求得电导活化能Ea在1.2—1.5eV范围内,接近于晶界电导的活化能值,并且随衬底温度升高Ea减小(Ea300>Ea400>Ea600);电导活化能以及晶粒尺寸不同,导致GDC薄膜电导率随测试温度的变化规律不同.
- 姜雪宁王昊马小叶孟宪芹张庆瑜
- 关键词：反应磁控溅射电学性能固体氧化物燃料电池
- 调制比对GDC/YSZ多层氧离子导体薄膜结构与电学性能的影响被引量：1
- 2010年
- 采用反应射频磁控溅射技术在(0001)蓝宝石基片上制备了不同调制结构的(GDC/YSZ)12多层氧离子导体电解质薄膜。利用电子探针微区分析技术测得薄膜的摩尔质量比为m(Zr):m(Y)=5.73:1、m(Ce):m(Gd)=4.12:1;X射线衍射(XRD)与小角X射线反射(XRR)结果表明,GDC/YSZ调制比为5:1、2:1和1:2的样品(A1～A3)具有好的超晶格结构,而A4样品未形成超晶格结构;原子力显微镜形貌分析结果表明多层膜呈密集岛状生长形貌,与GDC、YSZ单层膜比较,多层膜生长岛尺寸减小,密度增大,表面粗糙度明显减小;电学性能测试与理论分析结果表明,界面缺陷使多层膜电导率提高,而GDC成分增多,则超晶格多层膜电导率增大。
- 孟昕孟宪芹姜雪宁庞胜利李向楠张庆瑜
- 关键词：表面形貌电学性质
- 沉积温度对Gd掺杂CeO_2电解质薄膜生长及电学特性的影响被引量：3
- 2008年
- 采用反应射频磁控溅射技术,在非晶石英衬底上不同温度下制备了纳米多晶Gd掺杂CeO_2(简称GDC)氧离子导体电解质薄膜,采用X射线衍射仪、原子力显微镜对薄膜物相、晶粒大小、生长形貌进行了表征,利用交流阻抗谱仪测试了GDC薄膜的电学性能.结果表明,GDC薄膜生长取向随沉积温度而变化:300～400℃时为强(111)织构生长,而500～600℃时薄膜趋于无规则生长;随着沉积温度的升高,薄膜的生长形貌由同一取向的大棱形生长岛转变为密集球形小生长岛;GDC多晶薄膜的电导活化能约为1.3eV,接近于晶界电导活化能值,说明GDC交流阻抗主要源于晶界的贡献;晶界空间电荷效应导致GDC薄膜电导率随晶粒尺寸而变化,晶粒尺寸越小,电导率越大.
- 马小叶姜雪宁孟宪芹庞胜利孟昕张庆瑜
- 关键词：反应磁控溅射薄膜生长电学特性
- 不同周期数GDC/YSZ多层电解质薄膜的电学性能与结构稳定性
- 2011年
- 利用反应磁控溅射方法在蓝宝石单晶衬底上制备了调制周期相同、周期数不同的GDC/YSZ纳米多层薄膜,采用X射线衍射、原子力显微镜对薄膜结构、粗糙度、生长形貌进行了表征,利用交流阻抗谱仪测试了多层薄膜不同温度下的电学性能。结果表明衬底上首层薄膜是整个多层膜的生长模板,首先沉积GDC时多层膜呈无规则生长而首先沉积YSZ时多层膜为(111)织构;GDC/YSZ多层膜的生长是一个逐渐粗糙化的过程,随着薄膜厚度的增大(周期数的增多),多层膜粗糙度与晶粒尺寸增大;随着周期数的增多,多层膜电导率逐渐增大,但电导活化能基本保持不变(约1.3eV);在500～800℃下退火,多层膜结构稳定,但由于薄膜晶粒长大,导致其电导率小幅降低(降低百分比<5%)。
- 姜雪宁孟昕孟宪芹张庆瑜
- 关键词：电学性能
