CeO2/Nb2O5界面效应对提高CeO2氧敏特性的XPS研究

杜新华; 刘振祥; 谢  侃; 王燕斌; 褚武扬

doi:10.7498/aps.47.2025

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CeO2/Nb2O5界面效应对提高CeO2氧敏特性的XPS研究

杜新华 , 刘振祥 , 谢侃 , 王燕斌 , 褚武扬

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凝聚物质：结构、热学和力学性质

CeO2/Nb2O5界面效应对提高CeO2氧敏特性的XPS研究

杜新华, 刘振祥, 谢侃, 王燕斌, 褚武扬

物理学报, 1998, 47(12): 2025-2030.

doi: 10.7498/aps.47.2025

XPS STUDIES OF CeO2/Nb2O5 INTERFACE EFFECT ON THE IMPROVEMENT OF THE OXYGEN SENSITIVITY OF CeO2 LAYER

DU XIN-HUA, LIU ZHEN-XIANG, XIE KAN, WANG YAN-BIN, CHU WU-YANG

Acta Phys. Sin., 1998, 47(12): 2025-2030.

doi: 10.7498/aps.47.2025

摘要

用射频/直流磁控溅射法制备了CeO2/Nb2O5双层氧敏薄膜，利用X射线光电子能谱(XPS)，描述并解释了单层CeO2薄膜中氧随温度变化的动力学行为，以及CeO2/Nb2O5薄膜界面对氧敏特性的影响.通过对Ce3d XPS谱的高斯拟合，计算了Ce3+浓度并给出了判定Ce4+还原的标志.结果表明，界面效应可以提高CeO2/Nb2O5薄膜中Ce4+的还原能力，使之远远高于单层CeO2薄膜，这对薄膜的氧敏特性是极为有利的.
Abstract
The CeO2 single layer and CeO2/Nb2O5 double-layer films have been deposited on a Al2O3 ceramic substrates by a reactive rf/dc sputtering magnetron system. The variation of kinetic behavior of oxygen in CeO2 single layer with temperatures, and also the influence of CeO2/Nb2O5 interface on oxygen sensitivity of the films have been studied by XPS. X-ray photoelectron spectra of Ce3d core level were deconvoluted by Gaussian function for calculating the different concentration of Ce3+ and Ce4+ in the films. The results have shown that the CeO2/Nb2O5 double-layer could improve reduction capability of Ce4+ easily due to the interface effect, so that the reduction capability is higher in CeO2/Nb2O5 double-layer than they were in CeO2 single layer.
作者及机构信息
杜新华¹,

刘振祥²,

谢侃²,

王燕斌¹,

褚武扬¹

(1)北京科技大学材料物理系，北京 100083; (2)中国科学院物理研究所表面物理国家重点实验室，北京 100080

基金项目: 福特-中国发展研究基金(批准号：09415106)资助的课题.
Authors and contacts
DU XIN-HUA¹,

LIU ZHEN-XIANG²,

XIE KAN²,

WANG YAN-BIN¹,

CHU WU-YANG¹

(1)北京科技大学材料物理系，北京 100083; (2)中国科学院物理研究所表面物理国家重点实验室，北京 100080
参考文献

施引文献

[1]	李亚莎, 刘世冲, 刘清东, 夏宇, 胡豁然, 李光竹. 外电场下含有缔合缺陷的ZnO/β-Bi2O3界面电学性能研究. 物理学报, 2021, (): . doi: 10.7498/aps.70.20210635
[2]	陈美娜, 张蕾, 高慧颖, 宣言, 任俊峰, 林子敬. Sm3+,Sr2+共掺杂对CeO2基电解质性能影响的密度泛函理论+U计算. 物理学报, 2018, 67(8): 088202. doi: 10.7498/aps.67.20172748
[3]	唐杰, 张国英, 鲍君善, 刘贵立, 刘春明. 杂质S对Fe/Al2O3界面结合影响的第一性原理研究. 物理学报, 2014, 63(18): 187101. doi: 10.7498/aps.63.187101
[4]	路战胜, 李沙沙, 陈晨, 杨宗献. Cu/CeO2(110)界面特性的第一性原理研究. 物理学报, 2013, 62(11): 117301. doi: 10.7498/aps.62.117301
[5]	万力, 曹亮, 张文华, 韩玉岩, 陈铁锌, 刘凌云, 郭盼盼, 冯金勇, 徐法强. FePc与TiO2(110)及C60界面电子结构研究. 物理学报, 2012, 61(18): 186801. doi: 10.7498/aps.61.186801
[6]	赵跃智, 廖桂华, 陈文娟, 曹钦存. TeO2-Nb2O5-BaCl2 玻璃的结构及光学性能研究. 物理学报, 2012, 61(23): 237802. doi: 10.7498/aps.61.237802
[7]	袁文佳, 章岳光, 沈伟东, 马群, 刘旭. 离子束溅射制备Nb2O5光学薄膜的特性研究. 物理学报, 2011, 60(4): 047803. doi: 10.7498/aps.60.047803
[8]	李沛娟, 周薇薇, 唐元昊, 张华, 施思齐. CeO2的电子结构，光学和晶格动力学性质：第一性原理研究. 物理学报, 2010, 59(5): 3426-3431. doi: 10.7498/aps.59.3426
[9]	谢清连, 王争, 黄国华, 王向红, 游峰, 季鲁, 赵新杰, 方兰, 阎少林. 在蓝宝石上生长CeO2 缓冲层的原位双温工艺法及Tl-2212薄膜的技术改进. 物理学报, 2009, 58(11): 7958-7965. doi: 10.7498/aps.58.7958
[10]	谢清连, 阎少林, 赵新杰, 方兰, 季鲁, 张玉婷, 游石头, 李加蕾, 张旭, 周铁戈, 左涛, 岳宏卫. 高温退火对蓝宝石基片的表面形貌和对CeO2缓冲层以及Tl-2212超导薄膜生长的影响. 物理学报, 2008, 57(1): 519-525. doi: 10.7498/aps.57.519
[11]	李美亚, 汪晶, 刘军, 于本方, 郭冬云, 赵兴中. YBa2Cu3O7-x涂层导体的外延生长和性能对CeO2缓冲层的依赖性. 物理学报, 2008, 57(5): 3132-3137. doi: 10.7498/aps.57.3132
[12]	姜雪宁, 王昊, 马小叶, 孟宪芹, 张庆瑜. 蓝宝石衬底上Gd2O3掺杂CeO2氧离子导体电解质薄膜的生长及电学性能. 物理学报, 2008, 57(3): 1851-1856. doi: 10.7498/aps.57.1851
[13]	魏彦薇, 杨宗献. Au在Zr掺杂的CeO2(110)面吸附的第一性原理研究. 物理学报, 2008, 57(11): 7139-7144. doi: 10.7498/aps.57.7139
[14]	路战胜, 罗改霞, 杨宗献. Pd与CeO2(111)面的相互作用的第一性原理研究. 物理学报, 2007, 56(9): 5382-5388. doi: 10.7498/aps.56.5382
[15]	符史流, 尹涛, 丁球科, 赵韦人. Eu3+掺杂的Sr2CeO4发光材料的光致发光研究. 物理学报, 2006, 55(9): 4940-4945. doi: 10.7498/aps.55.4940
[16]	符史流, 戴军, 丁球科, 赵韦人. Sr2CeO4电荷迁移发光的光谱结构规律研究. 物理学报, 2005, 54(5): 2369-2373. doi: 10.7498/aps.54.2369
[17]	王世奇, 连贵君, 熊光成. La0.7Ca0.3MnO3和CeO2混合块状样品电输运性质及使用分形迭代电阻网络模型的计算模拟. 物理学报, 2005, 54(8): 3815-3821. doi: 10.7498/aps.54.3815
[18]	刘震, 王淑芳, 赵嵩卿, 周岳亮. 利用脉冲激光沉积技术在双轴织构的Ni基带上外延CeO2薄膜. 物理学报, 2005, 54(12): 5820-5823. doi: 10.7498/aps.54.5820
[19]	陈芸琪；林彰达；齐上雪；谢侃；常英传；侯德森；王泰宏. SrTiO_3表面O_2,H_2_O吸附的UPS,XPS研究. 物理学报, 1987, 36(8): 1075-1080. doi: 10.7498/aps.36.1075
[20]	李思渊, 张同军, 王毓珍, 李寿嵩, 殷之平. 无金和掺金Si-SiO2界面的氧退火特性. 物理学报, 1985, 34(6): 715-724. doi: 10.7498/aps.34.715

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物理学报. 1998, 47(12): 2025-2030.

doi: 10.7498/aps.47.2025.

凝聚物质：结构、热学和力学性质

CeO2/Nb2O5界面效应对提高CeO2氧敏特性的XPS研究

1. (1)北京科技大学材料物理系，北京 100083; (2)中国科学院物理研究所表面物理国家重点实验室，北京 100080

基金项目: 福特-中国发展研究基金(批准号：09415106)资助的课题.

收稿日期: 1998-04-22
修回日期: 1998-06-03
刊出日期: 1998-06-05

摘要: 用射频/直流磁控溅射法制备了CeO2/Nb2O5双层氧敏薄膜，利用X射线光电子能谱(XPS)，描述并解释了单层CeO2薄膜中氧随温度变化的动力学行为，以及CeO2/Nb2O5薄膜界面对氧敏特性的影响.通过对Ce3d XPS谱的高斯拟合，计算了Ce3+浓度并给出了判定Ce4+还原的标志.结果表明，界面效应可以提高CeO2/Nb2O5薄膜中Ce4+的还原能力，使之远远高于单层CeO2薄膜，这对薄膜的氧敏特性是极为有利的.

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作者及机构信息

(1)北京科技大学材料物理系，北京 100083; (2)中国科学院物理研究所表面物理国家重点实验室，北京 100080

Authors and contacts

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1. (1)北京科技大学材料物理系，北京 100083; (2)中国科学院物理研究所表面物理国家重点实验室，北京 100080

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