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Orienting Oxygen Vacancy Channels in Brownmillerite Strontium Ferrite Thin Films Using Strain: Implications for Facile Oxygen Ion Transport
ACS Applied Nano Materials ( IF 5.3 ) Pub Date : 2024-03-15 , DOI: 10.1021/acsanm.4c00356 Fengbo Yan 1 , Jingrui Wu 1 , Shuai Ning 1 , Feng Luo 1
ACS Applied Nano Materials ( IF 5.3 ) Pub Date : 2024-03-15 , DOI: 10.1021/acsanm.4c00356 Fengbo Yan 1 , Jingrui Wu 1 , Shuai Ning 1 , Feng Luo 1
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The control of oxygen vacancy channels (OVCs) in brownmillerite (BM) oxides has a substantial impact on tuning their physical and chemical properties. Here, we demonstrated a strain mechanism for directing the OVCs in BM-SrFeO2.5 (SFO) synthesized via a two-step process in which perovskite (P)-structured SrFeO3−δ (P-SFO3−δ) thin film is first prepared and then converted to the BM phase through the post-vacuum-annealing (PVA) treatment. The initial strain state for the first-step-prepared P-SFO3−δ thin films plays a determining role in the orientation of the OVCs of the final BM phase with the systematic manipulation of both chemical strain (lattice expansion) and epitaxial strain by tuning the oxygen deficiency and using different substrates, respectively. Larger tensile strains in the initial P-SFO3−δ thin films are inclined to facilitate the formation of BM with horizontal OVCs after PVA, while small tensile or compressive strains favor the vertical OVCs. Our results offer insights into the selective control of the orientation of the OVCs of BM-SrFeO2.5 thin films, which are of benefit to the design for functionalities related to the ion transport and migration.
中文翻译:
使用应变定向褐针石锶铁氧体薄膜中的氧空位通道:对轻松氧离子传输的影响
控制褐针石 (BM) 氧化物中的氧空位通道 (OVC) 对于调整其物理和化学性质具有重大影响。在这里,我们展示了一种在通过两步过程合成的BM-SrFeO 2.5 (SFO)中引导 OVC 的应变机制,其中钙钛矿 (P) 结构的 SrFeO 3−δ (P-SFO 3−δ ) 薄膜首先是制备并通过后真空退火(PVA)处理转化为BM相。第一步制备的 P-SFO 3−δ薄膜的初始应变状态对最终 BM 相的 OVC 的取向起着决定性作用,通过系统地操纵化学应变(晶格膨胀)和外延应变分别调整缺氧度和使用不同的底物。初始 P-SFO 3−δ薄膜中较大的拉伸应变倾向于促进 PVA 后具有水平 OVC 的 BM 的形成,而较小的拉伸或压缩应变则有利于垂直 OVC 的形成。我们的研究结果为选择性控制 BM-SrFeO 2.5薄膜OVC 的方向提供了见解,这有利于离子传输和迁移相关功能的设计。
更新日期:2024-03-15
中文翻译:
使用应变定向褐针石锶铁氧体薄膜中的氧空位通道:对轻松氧离子传输的影响
控制褐针石 (BM) 氧化物中的氧空位通道 (OVC) 对于调整其物理和化学性质具有重大影响。在这里,我们展示了一种在通过两步过程合成的BM-SrFeO 2.5 (SFO)中引导 OVC 的应变机制,其中钙钛矿 (P) 结构的 SrFeO 3−δ (P-SFO 3−δ ) 薄膜首先是制备并通过后真空退火(PVA)处理转化为BM相。第一步制备的 P-SFO 3−δ薄膜的初始应变状态对最终 BM 相的 OVC 的取向起着决定性作用,通过系统地操纵化学应变(晶格膨胀)和外延应变分别调整缺氧度和使用不同的底物。初始 P-SFO 3−δ薄膜中较大的拉伸应变倾向于促进 PVA 后具有水平 OVC 的 BM 的形成,而较小的拉伸或压缩应变则有利于垂直 OVC 的形成。我们的研究结果为选择性控制 BM-SrFeO 2.5薄膜OVC 的方向提供了见解,这有利于离子传输和迁移相关功能的设计。