A-Site-Dopierung zur Veränderung der Diffusion von Sauerstofffehlstellen in SrTiO3

Dopiertes SrTiO3 ist ein vielversprechendes Material für viele Anwendungen, bei denen die Diffusion von Sauerstofffehlstellen entweder entscheidend für die Funktionsweise des Bauteils oder eine Fehlerquelle ist. Diese Arbeit bietet neue Einblicke in die Langstreckendiffusion von Sauerstofffehlstellen in SrTiO3, das mit Mn2+, Cr3+ oder Fe2+ an der A-Stelle dotiert ist. Die Dichtefunktionaltheorie und die Methode des angestoßenen elastischen Bandes werden verwendet, um die Diffusionsbarrieren von Sauerstofffehlstellen in der Nähe des Dotierstoffs und an entfernten Stellen zu berechnen. Im Vergleich zur reinen SrTiO3-Struktur wurde festgestellt, dass die Dotierung die Diffusionsbarriere für VO••-Fehlstellen erhöht und die Diffusionsbarriere für VOx-Fehlstellen verringert. Darüber hinaus wurde ein Dotierfalle-Radius von 6 Å für sowohl VOx- als auch VO••-Fehlstellen gefunden. Gegenintuitiv wurde die Falle selbst in Superzellen beobachtet, in denen sowohl Fehlstellen als auch Dotierstoffe positiv geladen sind. Diese Ergebnisse bieten neue Einblicke, wie weniger häufige A-Stellen-Dopierungen die elektronische Struktur dieses wichtigen Materials verändern können.