铁电钛酸钡纳米粒子（BTO NP）可能在微型无源电子设备（例如多层陶瓷电容器）中发挥关键作用。在过去的十年中，尽管人们对BTO和掺杂BTO的结构有了越来越多的实验和理论认识，但大多数研究还是在薄膜材料中进行的。因此，对纳米颗粒的掺杂效果仍然不清楚。特别是，掺杂引起的单纳米粒子的局部成分和结构波动尚未被揭示。

有鉴于此，上海交通大学陈立桅教授、刘晰副教授、Haoyu Jiang和丹麦科技大学Pei Liu等人，使用了基于电子显微镜的技术，包括高角度环形暗场扫描透射电子显微镜(HAADF-STEM)，积分差分相位衬度(iDPC)-STEM，以及能量色散x射线能谱(EDX)映射来揭示原子分辨的BTO和锶掺杂BTO纳米粒子的化学和晶体结构。

本文要点

1）使用各种技术对具有四种不同Sr掺杂摩尔比的钛酸钡NP的晶体结构进行了表征。首先，通过粉末X射线衍射（PXRD）获得的整体平均晶体结构和相关的晶格常数表明，随着Sr掺杂的增加，结构从四方相转变为立方相。

2）其次，利用HAADFSTEM和iDPC-STEM表征的单Sr掺杂BTO (BSTO) NPs的局部原子位移表明，未掺杂的BaTiO3 NP很大程度上包含线性有序模式，但在掺杂样品中线性有序模式变得不那么明显。

3）此外，原子分辨的EDX元素图谱进一步证明了掺杂原子在微观水平上的不均匀分布，这使微观结构无序与Sr的掺杂含量之间的相关性合理化，这些结果可视化了掺杂元素在整个表面上引起的局部不均匀性，为大功率压电纳米材料的开发提供了可能。

总之，该工作为掺杂BTO NPs的结构提供了新的见解，并将有助于下一代高密度纳米介电器件的材料设计。

参考文献：

Haoyu Jiang et al. Atomic-resolution characterization on the structure of strontium doped barium titanate nanoparticles. Nano Res., 2021.

DOI: 10.1007/s12274-021-3431-y

https://doi.org/10.1007/s12274-021-3431-y