Transmission electron microscopic analysis of La0.6Sr0.4Co3-delta thin film cathodes for solid oxide fuel cells, deposited with pulsed laser deposition technique

Abstract

Im Rahmen der im Folgenden dokumentierten Diplomarbeit wurden Dünnschichten aus La0.6Sr0.4CoO3 (LSC) auf Einkristallen aus Yttrium stabilisierem Zirkonoxid (YSZ) abgeschieden und deren Kristallstruktur im Transmissions-Elektronenmikro- skop (TEM) charakterisiert. Die Abscheidung erfolgte mit gepulster Laser Deposi- tions-Technik (PLD) unter vier verschiedenen Bedingungen für Sauerstoff-Partialdruck p(O2) (0.4 mbar und 0.04 mbar) und Temperatur T (450 °C und 600 °C).Bei der TEM-Präparation wurde Querschliff-Technik angewendet um sehr düunne Proben für Hochauflösungs-Mikroskopie herzustellen. Weiters wurden auch FIB-Schnitte angefertigt, die für statistische Kornanalyse verwendet wurden. Alle vier hergestellten LSC Arten zeigten Säulenwachstum wobei der Durchmesser der Säulen mit zunehmender Schichtdicke groer wurde. Wachstumsraten für Schichten, die bei 0.04 mbar p(O2) abgeschieden wurden, waren um ca. 30 % höher als jene bei 0.4 mbar p(O2). LSC Typ 1 Schichten (T =600 °C und p(O2) = 0.04 mbar) waren vollstandig dicht und kristallin. Beugungsbilder zeigen eine bevorzugte Kristallwachstumsorientierung (1

In this work La0.6Sr0.4CoO3(LSC) thin films (between 140 and 200 nm thickness) were deposited on Yttria stabilized zirconia (YSZ) monocrystalline substrates with a PLD technique and characterized with transmission electron microscopy (TEM). Deposition followed four PLD conditions differing only in oxygen partial pressure p(O2) (0.4 mbar and 0.04 mbar) and temperature T (450°C and 600°C. The TEM-preparation of the thin films was realized in cross-section approach. Ta- pered diamond grinding and polishing technique without further ion milling delivered thinnest TEM-specimens for high resolution TEM (HRTEM) analysis. FIB preparation was also performed for statistical grain studies. All of the prepared LSC thin films showed columnar structure with column diameters increasing with fillm thickness. Growth rates for thin lms deposited at 0.04 mbar p(O2) where approx. 30% higher than for those deposited at 0.4 mbar p(O2). Type 1 LSC flms(T =600 C and p(O2) = 0.04 mbar) were fully dense and crystalline. Diffration images revealed a preferential crystal orientation (1