Импеданс-спектроскопия Bi1.6Mg0.24Cu0.56Ta1.6O7.2

Н.А. Жук, Н.А. Секушин, Б.А. Макеев ORCID logo показать трудоустройства и электронную почту
Получена 31 августа 2020; Принята 14 октября 2020;
Цитирование: Н.А. Жук, Н.А. Секушин, Б.А. Макеев. Импеданс-спектроскопия Bi1.6Mg0.24Cu0.56Ta1.6O7.2. Письма о материалах. 2021. Т.11. №1. С.11-16
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2021-1-11-16

Аннотация

Образец проявляет широкий импеданс-спектр, демонстрируя три разделенных по частоте релаксационных процесса. Предложена эквивалентная схема и рассчитаны ее параметры, удовлетворительно описывающая электрические характеристики препарата.Соединения со структурой пирохлора вызывают неиссякаемый интерес ученых в связи с проявлением широкого спектра практически полезных свойств, таких как полупроводниковые, фотокаталитические, диэлекрические и пьезоэлектрические свойства. Особое внимание привлекают тройные пирохлоры, характерной особенностью которых является размещение катионов металлов M по двум неэквивалентным катионным позициям A и B в структуре пирохлора A2B2O7. К таким соединениям причисляют сложные висмутсодержащие пирохлоры, большинство из которых проявляют отличные диэлектрические свойства — низкие значения тангенса диэлектрических потерь и относительно высокие значения диэлектрической проницаемости. В представленной работе показаны результаты исследования методом импеданс-спектроскопии электрических свойств медьсодержащего танталата висмута-магния Bi1.6Mg0.24Cu0.56Ta1.6O7.2 со структурой пирохлора. Твердофазным методом синтезированы медьсодержащие твердые растворы танталата висмута-магния со структурой пирохлора. Образцы характеризуются малопористой микроструктурой. Параметр элементарной ячейки составил 10.5341 Å. Исследования методом импеданс-спектроскопии в широком температурном (25 – 450°С) и частотном (10 Гц – 1 МГц) интервалах показали, что образцы имеют широкий импеданс-спектр, демонстрируя три разделенных по частоте релаксационных процесса. Предложена эквивалентная схема и рассчитаны ее параметры, удовлетворительно описывающая электрические характеристики препарата. В результате проведенного моделирования электрических свойств препарата установлено, что наблюдаемые процессы связаны с электронной и иономиграционной поляризацией, а также электродным процессом. Образец Bi1.6Mg0.24Cu0.56Ta1.6O7.2 проявляет ионную проводимость даже при комнатной температуре. Локальный экстремум электрических параметров при 200°С может указывать на снижение однородности среды.

Ссылки (21)

1. S. Murugesan, M. N. Huda, Y. Yan, M. M. Al-Jassim, V. Subramanian. J. Phys. Chem. C. 114, 10598 (2010). Crossref
2. D. P. Cann, C. A. Randall, T. R. Shrout. Sol. St. Commun. 100, 529 (1996). Crossref
3. M. A. Subramanian, G. Aravamudan, G. V. SubbaRao. Prog. Sol. St. Chem. 15, 55 (1983). Crossref
4. J. Pandey, V. Shrivastava, R. Nagarajan. Inorg. Chem. 57, 13667 (2018). Crossref
5. S. Yu, L. Li, H. Zheng. J. Alloys Comp. 699, 68 (2017). Crossref
6. M. Valant, G. S. Babu, M. Vrcon, T. Kolodiazhnyi, A.-K. Axelsson. J. Am. Ceram. Soc. 95, 644 (2011). Crossref
7. M. W. Lufaso, T. A. Vanderah, I. M. Pazos, I. Levin, R. S. Roth, J. C. Nino, V. Provenzano, P. K. Schenck. J. Sol. St. Chem. 179, 3900 (2006). Crossref
8. T. A. Vanderah, T. Siegrist, M. W. Lufaso, M. C. Yeager, R. S. Roth, J. C. Nino, S. Yates. Eur. J. Inorgan. Chem. 2006, 4908 (2006). Crossref
9. R. A. McCauley. J. Appl. Phys. 51, 290 (1980). Crossref
10. C. C. Khaw, K. B. Tan, C. K. Lee, A. R. West. J. Eur. Ceram. Soc. 32, 671 (2012). Crossref
11. Y. Zhang, Z. Zhang, X. Zhu, Z. Liu, Y. Li, T. Al-Kassab. Appl. Phys. A. 115, 661 (2013). Crossref
12. H.-J. Youn, T. Sogabe, C. A. Randall, T. R. Shrout, M. T. Lanagan. J. Am. Ceram. Soc. 84, 2557 (2001). Crossref
13. P. Y. Tan, K. B. Tan, C. C. Khaw, Z. Zainal, S. K. Chen, M. P. Chon. Ceram. Intern. 38, 5401 (2012). Crossref
14. M. P. Chon, K. B. Tan, C. C. Khaw, Z. Zainal, Y. H. Taufiq-Yap, S. K. Chen, P. Y. Tan. J. Alloys Comp. 675, 116 (2016). Crossref
15. L. G. Akselrud, Yu. N. Grin, P. Yu. Zavalii, V. K. Pecharski, V. S. Fundamentski. Twelfth European Crystallogr. Meeting. Collected Abstracts. Moscow (1989) p. 155.
16. R. D. Shannon. Acta Crystallogr. А. 32, 751 (1976). Crossref
17. E. Barsoukov, J. R. Macdonald. Impedance spectroscopy: theory, experiment and application. Wiley, Interscience (2005) 606 p. Crossref
18. A. Lasia. Electrochemical impedance spectroscopy and its applications. New York, Springer Science+Business Media (2014) 369 p. Crossref
19. N. A. Sekushin. Proceedings of the Komi Science Center of the Russian Academy of Sciences. 1, 127 (2019).
20. N. A. Zhuk, M. G. Krzhizhanovskaya, V. A. Belyy, V. V. Kharton, A. I. Chichineva. Chem. Mater. 32, 5493 (2020). Crossref
21. N. A. Zhuk, M. G. Krzhizhanovskaya, V. A. Belyy, N. A. Sekushin, A. I. Chichineva. Scripta Mater. 173, 6 (2019). Crossref

Другие статьи на эту тему