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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

姜雪宁  孟昕  孟宪芹  张庆瑜  
【摘要】: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%)。

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