Влияние атмосферы отжига на электрофизические свойства Sr2CuO3

И.Б. Бобылев, С.В. Наумов ORCID logo , Н.А. Зюзева показать трудоустройства и электронную почту
Получена 30 сентября 2020; Принята 21 октября 2020;
Цитирование: И.Б. Бобылев, С.В. Наумов, Н.А. Зюзева. Влияние атмосферы отжига на электрофизические свойства Sr2CuO3. Письма о материалах. 2021. Т.11. №1. С.33-38
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2021-1-33-38

Аннотация

Исследовано влияние атмосферы отжига на электропроводность и термо-ЭДС ортокупрата стронция (Sr2CuO3) при температурах до 150°C. Показано, что при термообработке в водороде или в атмосфере, насыщенной парами воды, при температуре выше 70°C в Sr2CuO3 появляются ионные носители тока.Исследовано влияние атмосферы отжига на электрофизические свойства (электропроводность и термо-ЭДС) ортокупрата стронция Sr2CuO3 при температурах до 150°C. При температурах 100 –150°C в зависимости от атмосферы отжига ортокупрат стронция способен поглощать водород и воду. Интеркаляция как водорода, так и воды приводит к появлению в Sr2CuO3 ионной проводимости. В случае обработки образцов в атмосфере водорода появляются новые положительные носители тока (H+), в то время как при обработке во влажной атмосфере носителями тока являются продукты диссоциации воды — как положительные (H+), так и отрицательные (OH−) ионы. По мере поглощения водорода электропроводность ортокупрата стронция снижается. Причиной тому является уменьшение подвижности основных носителей тока (дырок) вследствие увеличения дефектности решетки в связи с внедрением в нее ионов водорода. При смене окислительной атмосферы отжига на водород или влажную атмосферу наблюдается резкое изменение электрофизических свойств, которое связано с проникновением водорода или продуктов диссоциации воды в структуру Sr2CuO3, что свидетельствует о высокой подвижности этих ионов при температурах выше 70°C. Появление в структуре Sr2CuO3 дополнительных ионов (H+ и OH−), являющихся структурными дефектами, приводит к снижению подвижности основных носителей тока. Таким образом, показано, что ортокупрат стронция является полупроводником смешанного типа. При температурах, не превышающих 70°C, Sr2CuO3 является полупроводником n-типа, а при более высоких температурах (100 –150°C) он становится полупроводником p-типа.

Ссылки (23)

1. Z. Hiroi, M. Takano, M. Azuma, Y. Takeda. Letters to nature. 364, 315 (1993). Crossref
2. Q. Q. Liu, H. Yang, Y. Yu, L. X. Yang, R. C. Yu, F. Y. Li, C. Q. Jin, S. Uchida. Physica C. 463 - 465, 100 (2007). Crossref
3. A. K. Ivanov-Shits, I. V. Murinю Ionica of solid state. V. 2. Saint Petersburg State University, Saint-Petersburg (2000) 890 p. (in Russian) [А. К. Иванов-Шиц, И. В. Мурин. Ионика твердого тела. Т. 2. Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург (2000) 890 с.].
4. W. Chen, K. He, Y. Wang, H. Chan, Z. Yan. Sci. Rep. 3, 3149 (2013). Crossref. Crossref
5. Yu. M. Baikov. Phys. Solid State. 42 (6), 1026 (2000). Crossref
6. I. B. Bobylev, S. V. Naumov, N. A. Zyuzeva. Phys. Solid State. 55 (8), 1602 (2013). Crossref
7. I. B. Bobylev, S. V. Naumov, N. A. Zyuzeva. Phys. Met. Metallogr. 118 (7), 671 (2017). Crossref
8. M. D. McCluskey, M. C. Tarun, S. T. Teklemichael. J. Mater. Res. 27 (17), 2190 (2012). Crossref
9. H. Y. Noh, J. Kim, J.-S. Kim, M. J. Lee, H. J. Lee. Crystals. 9 (2), 75 (2019). Crossref
10. I. B. Bobylev, S. V. Naumov, N. A. Zyuzeva. Phys. Solid State. 58 (9), 1744 (2016). Crossref
11. I. B. Bobylev, S. V. Naumov, N. A. Zyuzeva, S. V. Telegin. Phys. Met. Metallogr. 119 (12), 1175 (2018). Crossref
12. T. Motoki, Y. Yanai, K. Nunokawa, S. Gondo, S. Nakamura, J. Shimoyama. Supercond. Sci. Technol. 33 (3), 034008 (2020). Crossref
13. V. P. Gorelov, V. B. Balakireva, A. V. Kuz’min, S. V. Plaksin. Inorganic materials. 50 (5), 495 (2014). Crossref
14. S. N. Shkerin, M. V. Kuznetsov, N. A. Kalashnikova. Russian J. of Electrochem. 39 (6), 591 (2003). Crossref
15. R. Smith. Semiconductors. Moscow, Mir (1982) 558 p. (in Russian) [Р. Смит. Полупроводники. Москва, Мир (1982) 558 с.].
16. M. A. Augustyniak-Jablokow, Yu. V. Yablokov, I. Jacyna-Onyszkiewicz, T. A. Ivanova, V. A. Shustov. Acta Phys. Pol. A. 112 (3), 523 (2007). Crossref
17. S. V. Telegin, A. Yu. Zuev, S. V. Naumov, E. I. Patrakov, D. S. Tsvetkov. Synthesis, Journal of Chemistry. 2017, 3057873 (2017). Crossref
18. S. S. Gorelik, M. Ya. Dashevskiy. Material science of semiconductors and dielectrics. Mosсow, Metallurgiya (1988) 375 p. (in Russian) [С. С. Горелик, М. Я. Дашевский. Материаловедение полупроводников и диэлектриков. Москва, Металлургия (1988) 375 с.].
19. E. K. Shalkova, Yu. M. Baikov, T. A. Ushakova. Sverhprovodimost: Fizica, Khimiya, Tehnika. 5 (1), 24 (1992). (in Russian) [Е. К. Шалкова, Ю. М. Байков, Т. А. Ушакова. СФХТ. 5 (1), 24 (1992).].
20. N. A. Zyuzeva, I. B. Bobylev, S. V. Naumov, E. P. Romanov. Phys. Met. Metallogr. 115 (6), 547 (2014). Crossref
21. R. Zhao, M. J. Goringe, S. Myhra, P. S. Turner. Philosophical Mag. A. 66 (4), 491 (1992). Crossref
22. T. Hirata. Phys. Stat. Sol. (a). 156 (2), 227 (1996). Crossref
23. V. A. Zelenskiy, M. I. Alymov, A. B. Ankudinov, I. V. Tregubova. Perspektivnye materialy. 6 (6), 83 (2009). (in Russian) [В. А. Зеленский, М. И. Алымов, А. Б. Анкудинов, И. В. Трегубова. Перспективные материалы. 6 (6), 83 (2009).].

Другие статьи на эту тему

Финансирование на английском языке

1. Министерство образования и науки Российской Федерации - АААА-А18-118020190104-3
2. Министерство образования и науки Российской Федерации - АААА-А18-118020290104-2