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本文采用脉冲激光沉积法(PLD)在Al2O3单晶片上制备了GDC/YSZ (Ce0.9Gd0.1O2-δ/ZrO2:8 mol% Y2O3)双层电解质薄膜。研究了GDC/YSZ双层电解质薄膜的微观形貌(SEM), X射线衍射图谱(XRD), EDX能谱,电化学性能测试等。根据扫描电镜观察其电解质薄膜的微观形貌(SEM),能够观察出,GDC/YSZ双层电解质薄膜随着退火温度的提高,其薄膜变得更加均匀,衬底与薄膜之间的结合度变得更加紧密,其致密性同时也变得更优良,其外延生长情况得以优化。根据X射线衍射图谱(XRD)勺分析,当退火温度逐渐提高时,GDC/YSZ双层电解质薄膜的结晶度得以优化,沿(111)方向择优生长,其薄膜(111)衍射峰的强度不断提高,具有显著的择优生长取向。结果表明,当退火温度达到850摄氏度时,其薄膜能够进行比较较好地外延生长。GDC/YSZ双层电解质薄膜的电导率比单层YSZ薄膜、单层GDC薄膜以及YSZ体材料的电导率都高。使用PLD在Al2O3单晶片上制备(GDC/YSZ)N(Ce0.9Gd0.1O2-δ/ZrO2:8 mol% Y2O3)超晶格电解质薄膜。通过调节其薄膜的界面数目,但是其薄膜的总厚度被控制为固定值(300nm),进而得到五种不同的(GDC/YSZ)N超晶格薄膜样品(N=4,6,10,20,30)。Al2O3具备非常稳定地化学性质、以及非常低的电子及离子电导率。因此,将Al2O3单晶片做为衬底,可以消除衬底的电导率对其薄膜总电导率的影响。扫描电镜观察其微观形貌(SEM)和透射电子显微镜下地截面图表明,(GDC/YSZ)N超晶格电解质薄膜表面颗粒的致密性、均匀性都很良好,每层薄膜之间结合性比较紧密,且其薄膜的外延生长状况优良,每层膜之间的界面清楚,在(GDC/YSZ)N中并没有元素扩散。X射线衍射图谱(XRD)与高分辨率透射图(HR-TEM)研究结果表明,(GDC/YSZ)N超晶格电解质薄膜的结构与运输特性都比较优异。从电化学性能测试的研究与分析结果可以看出,当(GDC/YSZ)N超晶格电解质薄膜的层数增多时,其电导率也相应得以提高。(GDC/YSZ)N超晶格薄膜与YSZ及GDC等电解质氧离子传导性相比都要高很多。