有研究者还利用¹⁸O示踪物扩散技术研究LSGM中的氧离子扩散性^［37］。钙钛矿型氧化物中的氧离子扩散将在第5章详细讲解。LSGM显现出较大的扩散系数，而且LSGM中观测到的快速扩散源于钙钛矿结构中氧离子的快速移动(与萤石型结构的比较列于表4.2)，而氧离子的快速移动可能是由晶格中较大的自由空间所决定的。

表4.2 萤石型结构氧化物和LSGM氧化物在1073K时氧离子移动情况对比(见参考文献［54］)

(续)

注：D_t：示踪物扩散系数；D：自扩散系数。

最近，钙钛矿(尤其是LaGaO₃)中氧离子迁移的原子模拟也从量子化学的层面进行了研究^{［38，39］}。对钙钛矿型氧化物而言，迁移的氧离子必须经过2个A位离子(La³⁺)和1个B位离子构建的三角形孔口。氧离子迁移会造成晶格松弛，因此通常认为氧离子迁移会略偏离其直接行径，如图4.16所示。实际上，相关计算预测在八面体边缘附近存在一个曲径，并在远离临近B位阳离子的地方存在鞍点。类似的实验结果将在第6章予以讨论。同时，研究人员还从分子动力学层面对LSGM系统进行了深入、详尽地计算。图4.17显示了组分原子计算方均位移与时间之间的函数关系。很明显，O-O离子键的方均位移随时间扩大，然而其他离子的位置基本保持不变，这表明LSGM中仅氧离子发生扩散，而其他阳离子不扩散。根据随机趋势理论，并按照图4.17所示的斜度可计算扩散系数，图4.18比较了计算结果与示踪物扩散实验测定的扩散系数。计算机模拟所得的氧扩散系数数值与示踪物扩散实验所得数值基本吻合，说明该氧化物中移动的氧空位与替代离子的行为与理想状态非相互作用点缺陷的行为一致。

图4.16 氧空位迁移的计算途径(www.daowen.com)

注：□：空位。

此外，Islam等人还计算了LaGaO₃中的缺陷结合能^{［38，39］}，表4.3总结了La位和Ga位某些掺杂剂的簇结合能(E_b)计算值。La位Sr取代物的结合能较低的原因可理解为Sr和La的离子半径接近，因此晶格中存在较小的局部应力。相比而言，B位掺杂剂具有较大的簇结合能(约0.9eV)，表明氧空位被捕捉在Ga位掺杂剂周围。尽管Ga位掺杂剂将有效扩大单位晶格体积及改善La位Sr的溶解性，氧空位的结合能可能会降低氧空位扩散性。表4.3列出的计算机计算结果表明在Ga位掺杂Cu拥有最小结合能，然而掺杂Cu时，LSGM的电子电导率降低，这可能是因为Cu²⁺具有较低的化学稳定性。因此，从化学稳定性这个角度来看，Co²⁺/Co³⁺掺杂在实验上更为理想。无论如何，由于晶体的高度对称性，钙钛矿常被人作为离子导电(尤其是氧离子扩散)计算机模拟的对象。

图4.17 LSGM中组分原子的方均位移与时间的函数关系

图4.18根据离子电导率、示踪物扩散测定以及分子动力学计算等手段估算的LSGM扩散系数对比

表4.3 La和Ga位某些掺杂剂簇结合能(E_b)计算值