ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ Bi5Nb3-3xCr3xO15-δ МЕТОДОМ ИМПЕДАНС-СПЕКТРОСКОПИИ

Н.А. Секушин, Н.А. Жук, Е.А. Беляева, В.А. Белый, В.Э. Грасс, М.В. Ермолина
Получена: 15 августа 2017; Исправлена: 04 октября 2017; Принята: 05 октября 2017
Эта работа написана на английском языке
Цитирование: Н.А. Секушин, Н.А. Жук, Е.А. Беляева, В.А. Белый, В.Э. Грасс, М.В. Ермолина. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ Bi5Nb3-3xCr3xO15-δ МЕТОДОМ ИМПЕДАНС-СПЕКТРОСКОПИИ. Письма о материалах. 2017. Т.7. №4. С.393-397
BibTex   DOI: 10.22226/2410-3535-2017-4-393-397

Аннотация на русском языке

Электрические свойства поликристаллических образцов ниобата висмута Bi5Nb3O15 и хромсодержащих твердых растворов Bi5Nb3-3хCr3хO15-δ (х≤0.08) изучены методом импеданс-спектроскопии. На основании проведенных исследований сделан вывод об электронно-ионном характере проводимости твердых растворов Bi5Nb3-3хCr3хO15-δ.Большинство висмутсодержащих оксидных соединений со слоистой перовскитоподобной структурой (фазы Ауривиллиуса) являются сегнетоэлектриками с высокими температурами Кюри. Ниобат висмута Bi5Nb3O15 относится к смешанным слоистым перовскитоподобным соединениям и характеризуется релаксационно-подобным ферроэлектрическим поведением (Tc=748 K). Ранее установлено, что ниобат висмута образует ограниченный ряд твердых растворов, содержащих атомы переходных элементов, в связи с этим исследовано влияние гетеровалентного замещения атомов ниобия атомами хрома на фазовый переход и электрофизические свойства ниобата висмута. Электрические свойства поликристаллических образцов ниобата висмута Bi5Nb3O15 и хромсодержащих твердых растворов Bi5Nb3-3хCr3хO15-δ (х≤0.08) изучены методом импеданс-спектроскопии. Ниобат висмута кристаллизуется в тетрагональной сингонии (пр. гр. P 4/mmm), для твердых растворов наблюдается моноклинное искажение тетрагональной структуры при х≥0.04 (пр. гр. P 2/m). Фазовых переходов Bi5Nb3O15 и Bi5Nb3-3хCr3хO15-δ (х≤0.08), заметно изменяющих электрические свойства оксидных материалов, в интервале температур 350 – 600 С не обнаружено, что может быть связано с релаксационным характером диэлектрической поляризации и размытием фазового перехода. Для Bi5Nb3O15 и твердых растворов предложены эквивалентные схемы. В приведенных схемах использованы резисторы, а также два элемента для пространственно распределенной поляризации, точность эквивалентных схем проверялась по совпадению экспериментальных и расчетных данных. Установлено, что при температуре ниже 350 С образцы Bi5Nb3-3хCr3хO15-δ являются диэлектриками с крайне низкой сквозной проводимостью, при более высокой температуре материалы проявляют полупроводниковые свойства с энергией активации сквозной проводимости ~0.6 эВ. На основании проведенных исследований сделан вывод об электронно-ионном характере проводимости твердых растворов Bi5Nb3-3хCr3хO15-δ.

Ссылки (16)

1.
G. A. Smolenskij, V. A. Bokov, V. A. Isupov et al. L. Nauka, 1985. 396 p. (in Russian) [Г. А. Смоленский, В. А. Боков, В. А. Исупов и др. Л. Наука, 1985. 396 с.]
2.
L. A. Ivanova, Yu. N. Venevcev. M.: Niitehkhim, 1983. 99 p. (in Russian) [Л. А. Иванова, Ю. Н. Веневцев. М. НИИТЭХИМ, 1983. 99 с.]
3.
G. A. Smolensky, V. A. Isupov, A. I. Agranovskaya. Sov. Phys. Sol. St. 1, 149 (1959). (in Russian) [Г. А. Смоленский, В. А. Исупов, А. И. Аграновская, Физика твердого тела, 1, 169 (1959).]
4.
J. Gopalakrishnan, A. Ramanan, C. N. R. Rao, D. A. Jefferson, D. J. Smith. J. Sol. St. Chem, 55,101 (1984). DOI: 10.1016/0022-4596(84)90252-4.
5.
A. Lisinska-Czekaj, D. Czekaj, Z. Surowiak et al. J. of Eur. Ceram. Soc. 24, 947, 2004. DOI:10.1016/S0955-2219(03)00429-1.
6.
T. Takenaka, K. Komura, K. Sakata, Jpn. J. Appl. Phys. 35, 5080 (1996). DOI:10.1143/JJAP.35.5080.
7.
N. A. Zhuk, I. V. Piir, Inorgan. Mat., 44, 1362 (2008). (in Russian) [Н. А. Жук, И. В. Пийр, Неорг. матер., 44, 1504 (2008).] DOI: 10.1134/S0020168508120182
8.
N. A. Zhuk, I. V. Piir, N. V. Chezhina, Rus. J. Gen. Chem. 78, 376 (2008). (in Russian) [Н. А. Жук, И. В. Пийр, Н. В. Чежина, ЖОХ, 78, 393 (2008).] DOI: 10.1134/S1070363208030079
9.
N. A. Zhuk, I. V. Piir, A. L. Pimenov, N. V. Chezhina, Rus. J. Gen. Chem. 78, 335 (2008). (in Russian) [Н. А. Жук, И. В. Пийр, А. Л. Пименов, Н. В. Чежина, ЖОХ, 78, 353 (2008).] DOI: 10.1134/S1070363208030079
10.
N. A. Zhuk, I. V. Piir, A. L. Pimenov, N. V. Chezhina. Rus. J. Gen. Chem. 77, 990 (2007). (in Russian) [Н. А. Жук, И. В. Пийр, А. Л. Пименов, Н. В. Чежина, ЖОХ, 77, 898 (2007).] DOI: 10.1134/S1070363207060059
11.
L. G. Akselrud, Yu. N. Gryn, P. Yu. Zavalij, Thes. Rep. 12th Eur. Crystallogr. Meet. 155 (1985).
12.
V. K. Yanovskij, V. I. Voronkova, I. N. Leonteva, Inorgan. Mater. 26, 1154 (1990). (in Russian) [В. К. Яновский, В. И. Воронкова, И. В. Водолазская, Неорг. матер., 26, 1297 (1990).]
13.
V. K. Yanovskij, V. I. Voronkova, I. N. Leonteva, Inorgan. Mater. 25, 706 (1989). (in Russian) [В. К. Яновский, В. И. Воронкова, И. Н. Леонтьева, Неорг. матер., 25, 834 (1989).]
14.
N. A. Sekushin. Russ. J. Elektroсhem., 45, 1300 (2009). (in Russian) [Н. А. Секушин, Электрохимия, 45, 1403 (2009).] DOI: 10.1134/S1023193509110123
15.
A. Lasia. Electrochemical Impedance Spectroscopy and its Applications. New York: Springer Science+Business Media, 369 p (2014).
16.
P. T. Oreshkin. Fizika poluprovodnikov i diehlektrikov. M.: Vysshaya shkola. 448 p. 1977. (in Russian) [П. Т. Орешкин. Физика полупроводников и диэлектриков. М. Высш. Школа. 448 С. (1977).]