En vrac et la synthèse de minces d’oxydes d’entropie stabilisé une composition Variant

Depuis la découverte des alliages métalliques haute-entropie en 2004, matériaux haute entropie ont suscité un intérêt considérable en raison des propriétés telles que l’augmentation de dureté^1,2,3, dureté^{4, 5}et la corrosion résistance^3,6. Récemment, haute-entropie oxydes^7,8 et borures⁹ ont été découverts, ouvrant une grande aire de jeux pour les amateurs de matériel. Oxydes, en particulier, peuvent démontrer des propriétés fonctionnelles utiles et dynamiques comme la ferroélectricité¹⁰magnetoelectricity^11,12, thermo-électriques¹³et supraconductivité¹⁴ . Oxydes d’entropie-stabilisé (OEN) ont récemment démontrés intéressant, une composition dépendant des propriétés fonctionnelles^15,16, malgré les troubles importants, faisant de cette nouvelle classe de matériaux particulièrement excitant.

Entropie-stabilisé de matériaux sont chimiquement homogène, multicomposants (généralement avoir cinq ou plusieurs constituants), matériaux monophasés où la contribution entropique configurationnelle () à l’énergie libre de Gibbs () est significatif suffisant pour conduire à la formation d’une seule phase solide solution¹⁷. La synthèse de ESOs multicomposants, où trouble configurationnel cationique est observé à travers les sites cationiques, requiert un contrôle précis de la composition, la température, la vitesse de déposition, étancher des taux et étancher température^7,16 . Cette méthode vise à permettre le praticien la capacité de synthétiser la phase pure et pastilles de céramique oxyde d’entropie stabilisée chimiquement homogène et phase pure et simple cristallin, plat couches minces de stoechiométrie désirée. Matériaux en vrac peuvent être synthétisés avec plus de 90 % de densité théorique permettant l’étude des propriétés électroniques, magnétiques et structurelles ou utilisent comme sources de techniques de minces physique vapor deposition (PVD). Comme les oxydes stabilisé entropie considérés ici ont cinq cations, des techniques PVD minces qui utilisent cinq sources, telles que l’épitaxie par jet moléculaire (MBE) ou co pulvérisation, sera présenté avec le défi du dépôt de couches minces chimiquement homogènes due à la dérive des flux. Ce protocole se traduit par cristalline, chimiquement homogène, simple plat (rugosité de root-mean-square (RMS) de ~0.15 nm) oxyde stabilisé entropie films minces d’une seule source de matière, qui ne semblent pas posséder la composition chimique nominale. Ce protocole de synthèse de couches minces peut être accélérée par l’inclusion d’in situ de l’électron, techniques de caractérisation optique pour la surveillance en temps réel de la synthèse et de contrôle de la qualité raffinée. Attendue des limitations de cette méthode proviennent de la dérive de l’énergie laser pouvant limiter l’épaisseur des films de qualité inférieure à 1 μm.

Malgré les avancées significatives dans la croissance et caractérisation de couches minces d’oxyde matériaux^{10,18,19,20,21}, la corrélation entre la stéréochimie et structure électronique en oxydes peut conduire à des différences significatives dans le matériau final découlant des différences méthodologiques apparemment insignifiants. En outre, le champ d’oxydes d’entropie stabilisé à plusieurs composantes est plutôt naissant, avec seulement deux rapports récents de la synthèse de couches minces dans la littérature^7,16. OEN se prête particulièrement bien à ce processus, contourner les difficultés qui seraient présentées par dépôt chimique en phase vapeur et épitaxie par jet moléculaire. Ici, nous fournissons un protocole de synthèse détaillée de produits en vrac et les couches minces ESOs (Figure 1), afin de minimiser les difficultés, les variations inattendues de propriété, de traitement des matériaux et d’améliorer l’accélération des découvertes dans le domaine.