面向受限环境 pH 传感器的 LLTO 薄膜化学气相沉积制备

该博士项目聚焦开发化学气相沉积（CVD）方法制备钛酸镧锂（LLTO）薄膜，并将其应用于全固态 pH 传感器。研究将通过多种前驱体策略调控薄膜成分和性质，并优化沉积条件，以提升传感器在严苛环境中的性能。

职位简介： 项目介绍： 在具有挑战性的环境中可靠监测 pH 值，对环境监测、地质核废料储存以及部分农食加工过程至关重要。全固态 pH 传感器是传统传感设备的一种有前景的替代方案，前提是能够开发出具有合适电化学性能且化学稳定的功能材料。 本博士项目旨在建立一种化学气相沉积（CVD）方法，用于制备钛酸镧锂（LLTO，Li3xLa2/3-xTiO3）薄膜，并研究将其集成到全固态 pH 传感器中的潜力。LLTO 是一种离子导电钙钛矿材料，在电化学和固态应用中具有良好性能。虽然已有多种 LLTO 薄膜沉积技术得到研究，但通过 CVD 制备 LLTO 薄膜仍鲜有探索，主要原因是难以控制三种不同金属阳离子——Li、La 和 Ti——的引入。 主要科学挑战在于精确控制薄膜成分、结晶度和重现性。前驱体挥发性、热稳定性和化学反应活性的差异，可能导致实际化学计量比偏离目标值、形成杂相以及成分不均匀。为解决这些问题，研究将探索两种互补的前驱体策略：使用相互独立的单金属前驱体，以及探索在单一分子实体中包含多种目标阳离子的异金属或多金属前驱体。 研究将系统考察前驱体和基底温度、反应器压力、载气流速、沉积时间及可能的沉积后处理，以优化 CVD 工艺。目标是制备均匀、附着牢固、结晶良好且厚度和成分可控的 LLTO 薄膜。研究将通过 X 射线衍射、扫描及透射电子显微镜、元素分析和 X 射线光电子能谱，考察薄膜的结构、形貌和化学性质。部分样品还可采用先进的同步辐射 X 射线测量。研究将使用电化学阻抗谱考察薄膜的电子和离子性质，并建立沉积条件、薄膜微观结构、组成及功能表现之间的联系。 随后，将最有前景的 LLTO 薄膜集成到全固态 pH 传感器结构中。传感性能首先将在标准缓冲溶液中评估，随后将在能够代表目标应用的模拟复杂介质中测试。研究将特别关注 pH 灵敏度、响应时间、信号稳定性、漂移、重现性和长期耐久性。 最终，本项目旨在开发适用于复杂多阳离子氧化物的 CVD 方法，加深对 LLTO 薄膜加工—结构—性能关系的理解，并推动开发适用于严苛环境、坚固且可微型化的全固态 pH 传感器。

所需背景与技能： 申请人应拥有化学、材料化学、材料科学或相关学科的硕士学位（M2）或同等学历，并具备扎实的无机化学和材料物理化学背景。我们希望申请人对前驱体化学、化学气相沉积（CVD）和功能氧化物薄膜合成有浓厚兴趣。具备材料合成、薄膜沉积或结构与化学表征技术（XRD、SEM、XPS）经验者优先。了解电化学，尤其是电化学阻抗谱（EIS），会有所帮助，但不是必备条件。 候选人应具备出色的分析和实验技能、严谨的科学态度、自主工作能力，以及在多学科研究环境中协作的能力。还应具备良好的科学英语书面和口头表达能力。 拟议资助由 ENS Paris-Saclay“Normaliens 专项博士合同”（CDSN）计划提供，因此申请人必须符合该资助计划的资格要求。 英语水平要求：中级。你能够以清晰、连贯且有信心的方式讨论自己熟悉的日常主题。