Mg2+ Diffusion-Induced Structural and Property Evolution in Epitaxial Fe3O4 Thin Films

X射线光电子能谱 材料科学 尖晶石 退火(玻璃) 薄膜 外延 氧化物 扩散 化学物理 异质结 吸收光谱法 结晶学 分析化学(期刊) 纳米技术 化学工程 化学 图层(电子) 光电子学 光学 物理 工程类 复合材料 冶金 色谱法 热力学
作者
Linda Wangoh,Zhenzhong Yang,Le Wang,Mark Bowden,Xinmao Yin,Andrew T. S. Wee,Karl T. Mueller,Vijayakumar Murugesan,Yingge Du
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:14 (11): 14887-14894 被引量:12
标识
DOI:10.1021/acsnano.0c04025
摘要

Epitaxial Fe3O4 thin films grown on single crystal MgO(001) present well-defined model systems to study fundamental multivalent ion diffusion and associated phase transition processes in transition-metal-oxide-based cathodes. In this work, we show at an atomic scale the Mg2+ diffusion pathways, kinetics, and reaction products at the Fe3O4/MgO heterostructures under different oxygen partial pressures but with the same thermal annealing conditions. Combining microscopic, optical, and spectroscopic techniques, we demonstrate that an oxygen-rich environment promotes facile Mg2+ incorporation into the Fe2+ sites, leading to the formation of Mg1–xFe2+xO4 spinel structures, where the corresponding portion of the Fe2+ ions are oxidized to Fe3+. Conversely, annealing in vacuum results in the formation of a thin interfacial rocksalt layer (Mg1–yFeyO), which serves as a blocking layer leading to significantly reduced Mg2+ diffusion to the bulk Fe3O4. The observed changes in transport and optical properties as a result of Mg diffusion are interpreted in light of the electronic structures determined by X-ray photoelectron spectroscopy and X-ray absorption spectroscopy. Our results reveal the critical role of available anions in governing cation diffusion in the spinel structures and the need to prevent formation of unwanted reaction intermediates for the promotion of facile cation diffusion.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Crazyhhb完成签到,获得积分10
3秒前
自觉从云完成签到,获得积分20
4秒前
年少轻狂最情深完成签到 ,获得积分10
7秒前
tytyty完成签到 ,获得积分10
15秒前
风中琦完成签到 ,获得积分10
17秒前
三杠完成签到 ,获得积分10
18秒前
ECHO完成签到,获得积分10
19秒前
川Q邓紫棋完成签到 ,获得积分10
23秒前
司空御宇完成签到 ,获得积分10
23秒前
neu_zxy1991完成签到,获得积分10
26秒前
俭朴觅松完成签到 ,获得积分10
30秒前
昏睡的静丹完成签到,获得积分10
42秒前
43秒前
wangxuhui1978发布了新的文献求助10
48秒前
kylin完成签到 ,获得积分10
48秒前
51秒前
拂晓完成签到 ,获得积分10
1分钟前
kaiz完成签到,获得积分10
1分钟前
科研小呆瓜完成签到,获得积分10
1分钟前
静待花开完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
乐乐宝完成签到,获得积分10
1分钟前
fishss发布了新的文献求助10
1分钟前
赘婿应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
bkagyin应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
医者完成签到,获得积分10
1分钟前
深情的黎云完成签到 ,获得积分10
1分钟前
lxg完成签到 ,获得积分10
1分钟前
煎饼果子完成签到 ,获得积分10
1分钟前
梦华老师完成签到,获得积分10
1分钟前
LINJMX完成签到 ,获得积分10
1分钟前
jhlz5879完成签到,获得积分0
1分钟前
1分钟前
液晶屏99完成签到,获得积分10
1分钟前
ggbond完成签到 ,获得积分10
1分钟前
南攻完成签到,获得积分10
2分钟前
墨林云海完成签到,获得积分10
2分钟前
2分钟前
2分钟前
高兴的故事完成签到,获得积分20
2分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
PowerCascade: A Synthetic Dataset for Cascading Failure Analysis in Power Systems 2000
Various Faces of Animal Metaphor in English and Polish 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Photodetectors: From Ultraviolet to Infrared 500
On the Dragon Seas, a sailor's adventures in the far east 500
Yangtze Reminiscences. Some Notes And Recollections Of Service With The China Navigation Company Ltd., 1925-1939 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6348400
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8163424
关于积分的说明 17173200
捐赠科研通 5404817
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2861802
邀请新用户注册赠送积分活动 1839609
关于科研通互助平台的介绍 1688910