Електрофізичні властивості Sr2LaBIIIBIVO7 (BIII = Sc, In, BIV = Sn, Ti) шаруватою перовськітоподібною структурою
DOI:
https://doi.org/10.15407/dopovidi2020.06.037Ключові слова:
імпеданс, електропровідність, енергія активації, кераміка, сполуки типу Аn 1BnO3n 1, шарувата перовськітоподібна структураАнотація
Методом імпедансної спектроскопії досліджені електрофізичні властивості керамічних зразків нових сполук Sr2LaBIIIBIVO7 (BIII = Sc, In, BIV = Ti, Sn) з двошаровою структурою. Проаналізовані залежності комплексного імпедансу Z*(ν) цих сполук від частоти зондуючого синусоїдального електричного сигналу і температури. Аналіз результатів вказує на істотний внесок іонної електропровідності в зразках кераміки Sr2LaBIIIBIVO7. Для моделювання спектра імпедансу застосовано метод еквівалентних схем, представлених радіотехнічними елементами, який дає змогу виділити в чистому вигляді властивості мікрокристалічних зерен кераміки, тобто власне досліджуваної речовини, без впливу міжкристалічних і електродних ефектів. Досліджено температурну залежність електропровідності на постійному струмі, частотні залежності електропровідності, уявних компонент імпедансу та електричного модуля в температурному діапазоні від 300 до 800 К. Встановлено, що енергія активації електропровідності на постійному струмі для всіх зразків кераміки Sr2LaBIIIBIVO7 лежить в інтервалі від 0,285 до 0,301 еВ, а самі значення електропровідності різняться на два порядки величини. Частотна залежність електропровідності описується універсальним степеневим законом, на підставі чого можна припустити кореляцію між прямими і зворотними стрибками іонів. Певний внесок в іонну компоненту електропровідності можуть здійснювати катіони лантану та стронцію, які локалізовані на границях перовськітоподібних блоків. Однією із причин більш високих значень електропровідності в індієвмісних сполуках може бути більша деформованість октаедрів In(Sn,Ti)O6, ніж октаедрів Sc(Sn,Ti)O6.
Завантаження
Посилання
Titov, Y. A., Belyavina, N. M., Markiv, V. Ya., Slobodyanik, M. S. & Polubinskii, V. V. (2014). Synthesis and crystal structure of two-layer indotitanates Sr2LnInTiO7. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr., No. 6, pp. 120-125 (in Ukrainian). https://doi.org/10.15407/dopovidi2014.06.120
Titov, Y. A., Belyavina, N. M., Slobodyanik, M. S. & Polubinskii, V. V. (2015). Synthesis and crystal structure of layer scandotitanates Sr2LnScTiO7. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr., No. 2, pp. 130-136 (in Ukrainian). https://doi.org/10.15407/dopovidi2015.02.130
Titov, Y. A., Belyavina, N. M., Markiv, V. Ya., Slobodyanik, M. S. & Polubinskii, V. V. (2015). New compounds Sr2LnBIIISnO7 (BIII—Sc, In) with two-layer perovskite-like structure. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr., No. 4, pp. 117-122 (in Ukrainian). https://doi.org/10.15407/dopovidi2015.04.117
Barsoukov, E. & Macdonald, J. R. (2005). Impedance spectroscopy theory, experiment, and applications. Hoboken, NJ: Wiley.
Pilar, M. M., Miguel, A. G., Sebastian, B., Jesus, S. & Enrique, R. L. (2005). Nominal vs. actual stoichiometries in Al-doped NASICONs: A study of the Na1.4Al0.4M1.6(PO4)3 (M = Ge, Sn, Ti, Hf, Zr) family. Solid State Ionics, 176, No. 17-18, pp. 1613-1625. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2005.04.009
Derek, C. S. (1995). Characterization of electro-materials using ac impedance spectroscopy. Bol. Soc. Esp. Cerám. Vidrio, 34, No. 2, pp. 55-65.
Hodge, I. M., Ingram, M. D. & West, A. R. (1976). Impedance and modulus spectroscopy of polycrystalline solid electrolytes. J. Electroanal. Chem. Interfac. Electrochem., 74, No. 2, pp. 125-143.
Mančić, D., Paunović, V., Vijatović, M., Stojanović, B. & Živković, Lj. (2008). Electrical characterization and impedance response of lanthanum doped barium titanate ceramics. Sci. Sinter., 40, No. 3, pp. 283-294. https://doi.org/10.2298/SOS0803283M
Dev, K. M. & Sinha, T. P. (2013). Electrical impedance and electric modulus approach of double perovskite Pr2ZnZrO6 ceramics. J. Mater. Sci. Mater. El., 24, No. 11, pp. 4399-4405. https://doi.org/10.1007/s10854-013-1416-7
Berthier, F., Diard, J.-P. & Michel, R. (2001). Distinguishability of equivalent circuits containing CPEs: Part I. Theoretical part. J. Electroanal. Chem., 510, No. 1-2, pp. 1-11. https://doi.org/10.1016/S0022-0728(01)00554-X
Jonscher, A. K. (1974). Hopping losses in polarisable dielectric media. Nature, 250, No. 5463, pp. 191-193. https://doi.org/10.1038/250191a0
Funke, K. (1993). Jump relaxation in solid electrolytes. Prog. Solid State Chem., 22, No. 2, pp. 111-195. https://doi.org/10.1016/0079-6786(93)90002-9
Almond, D. P., Duncan, G. K. & West, A. R. (1983). The determination of hopping rates and carrier concentra tions in ionic conductors by a new analysis of ac conductivity. Solid State Ionics, 8, No. 2, pp. 159-164. https://doi.org/10.1016/0167-2738(83)90079-6
Almond, D. P. & West, A. R. (1983). Mobile ion concentrations in solid electrolytes from an analysis of a.c. conductivity. Solid State Ionics, 9-10, Pt. 1, pp. 277-282. https://doi.org/10.1016/0167-2738(83)90247-3
Borsa, F., Torgeson, D. R., Martin, S. W. & Patel, H. K. (1992). Relaxation and fluctuations in glassy fast-ion conductors: Wide-frequency-range NMR and conductivity measurements. Phys. Rev., B46, No. 2, pp. 795-800. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.46.795
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Доповіді Національної академії наук України
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
