Nat. Commun.：非化学计量比钙钛矿薄膜中纳米粒子的反相边界加速脱溶

湘湘

2022-11-06

从非化学计量的钙钛矿氧化物中脱溶过量的过渡金属阳离子作为在氧化物表面形成稳定纳米粒子的简易途径已经引起了人们的兴趣。然而，这种纳米粒子形成的原子级机制仍然是未知的。

成均馆大学Sang Ho Oh和马克斯·普朗克微结构物理研究所Hyeon Han等使用原位扫描透射电子显微镜(STEM)直接观察了外延非化学计量钙钛矿氧化物薄膜中NP形成的出溶过程，揭示了控制NP出溶到薄膜表面的最有效的微结构特征。

本文要点：

（1）

作者采用脉冲激光沉积法(PLD)在(LaAlO₃)_0.3(Sr₂AlTaO₆)_0.7 (LSAT) (001)衬底上生长了A位阳离子含量为10%、氧含量可控的La_0.2Sr_0.7Ni_0.1Ti_0.9O_3-δ (LSNT) 外延薄膜。作者发现非化学计量比外延膜包含沿{110}面横跨膜厚度的APB，其通过将角共享氧八面体排列局部改变为边共享排列来适应氧不足。原位横截面STEM观察解析了跨越膜厚度到表面的出溶过程，结合密度泛函理论(DFT)计算，揭示了APB是促进Ni NPs出溶的关键结构特征，因为它们由于低偏析能而为Ni离子提供了能量上有利的偏析位置。

（2）

此外，作者观察到APB提供了朝向表面的快速扩散路径，促进了NP主要在它们与膜表面的相交处的出溶。最后，作者的原位原子分辨率成像捕获到NPs的形成通过TSC机制发生。该机制促进稳定的三重结和与氧化物载体的相干界面的形成，导致NPs到氧化物载体的独特晶格匹配的嵌入。

参考文献:

Han, H., Xing, Y., Park, B. et al. Anti-phase boundary accelerated exsolution of nanoparticles in non-stoichiometric perovskite thin films. Nat Commun 13, 6682 (2022).

DOI: 10.1038/s41467-022-34289-3

https://doi.org/10.1038/s41467-022-34289-3