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更正:“利用理论与实验解析金红石Sn1–xGexO2的生长动力学”
《Nano Letters》:Correction to “Unraveling the Growth Dynamics of Rutile Sn1–xGexO2 Using Theory and Experiment”
【字体: 大 中 小 】 时间:2026年03月04日 来源:Nano Letters 9.1
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相图修正与共格应变影响:通过重新归一化正则溶液模型中的相互作用参数Ω,修正了SnGeO?薄膜相图中临界温度(从710°C升至2700°C)和Ge溶解度极限(从34%降至9%)的误差。实验观测的高Ge浓度仍与外延共格应变抑制相分离的理论一致
在我们最初的论文中,我们发现了一个错误:在应用常规溶液相互作用参数(Ω)来构建图3中的非相干相图时,对归一化处理的方法有误。Ω值是根据DFT计算的混合能量进行归一化的,归一化是按每个原子计算的。然而,在吉布斯自由能的表达式中,构型熵是按每个阳离子混合位点定义的。这导致了焓项和熵项之间出现了三倍的不匹配(因为金红石化学计量单位中有三个原子),从而使得临界温度被低估,同时人为地缩小了互溶性间隙。
图3. Sn1–xGexO2薄膜的建模。(a) 金红石SnO2(左)和GeO2(右)之间的DFT计算二元相图。(b) 上方的蓝线表示共晶线,下方的红线表示旋节线。虚线垂直箭头指示了本研究中制备的薄膜中Ge的最高含量。(c) 在600°C时,GeO分解为GeO和O2(两种气体)过程中吉布斯自由能(ΔG)的变化与Ge含量的关系。(d) GeO在Sn1–xGexO2上的蒸气压与Ge含量的关系。蓝线和红线分别对应于晶体(金红石)和非晶固溶体。这些蒸气压数据来源于之前的GeO2实验报告。(1,2) 我们使用了一个次常规溶液模型来计算蒸气压随组成的变化。我们采用了Müller等人(3)报告的r2SCAN相互作用参数(α, β),这些参数考虑了最佳相干性应变(α = 0.801 eV,β = ?0.144 eV/六个原子单元格)。(e) 预测的Sn1–xGexO2中Ge的浓度与前驱体(Ge和Sn)流量的关系。黄色区域对应于Ge在SnO2中的亚稳态溶解度极限(59%),这是根据考虑相干性应变的次常规溶液模型确定的。
现在使用一致归一化的Ω值(按每个阳离子位点计算)重新评估后,非相干互溶性间隙变得更大:预测的临界温度从710°C升高到2700°C,600°C时的亚稳态溶解度极限(旋节线)从34%降低到9% Ge。图3已更新以反映这些修正后的结果。我们实验观察到的Ge浓度显著超过了这个修正后的亚稳态极限。然而,Müller等人最近的第一性原理计算表明,外延相干性应变可以抑制相分离并扩展溶解度窗口(3),这解释了我们修正后结果中的这种明显差异。图3c和d因此已更新,采用了考虑相干性应变效应的相互作用参数,以更准确地反映实验条件。
这些修正并没有改变原始论文的核心实验观察结果或定性结论,即:薄膜Sn1–xGexO2的溶解度超过了非相干体热力学的预测;最大化Ge含量需要高Ge流量和低Sn流量;此外,非晶化结合GeO的挥发性阻止了在高Ge浓度下形成晶体薄膜。这里提供了图3的修订版本。我们感谢Emmanouil Kioupakis和Anirudh Raju Natarajan指出了这一差异,并感谢Müller等人(3)所做的仔细分析,这使得我们能够修正相图计算。