Диэлектрики

Подвижность носителей заряда в монокристалле и нанокерамике ионного проводника Sr$_{1-x}$Y$_x$F$_{2+x}$ ($x$ = 0.3)

Н. И. Сорокин

Институт кристаллографии им. А. В. Шубникова ФНИЦ "Кристаллография и фотоника" РАН, Москва, Россия

Аннотация: Гетеровалентный твердый раствор Sr$_{1-x}$Y$_x$F$_{2+x}$ со структурой флюорита (пр. гр. $Fm\bar3m$) может быть синтезирован в монокристаллической и нанокерамической формах. Сравнение их электропроводности показывает, что нанокерамики обладают более высокой ионной проводимостью, чем монокристаллы того же состава. В монокристаллическом состоянии твердого раствора доминирует механизм миграции междоузельных ионов F'$_i$ в объеме образца, в нанокерамическом состоянии – механизм миграции вакансий $V^\bullet_{\mathrm{F}}$ по межзеренным границам образца. Используя электрофизические и структурные данные, рассчитаны подвижность $\mu_{\mathrm{mob}}$ и концентрация $n_{\mathrm{mob}}$ ионных носителей заряда в монокристалле ($a$ = 0.5722 nm) и нанокерамике ($a$ = 0.57442 nm) состава Sr$_{0.7}$Y$_{0.3}$F$_{2.3}$. Подвижность дефектов $F_i$ ($\mu_{\mathrm{mob}}$ = 4.5 $\cdot$ 10$^{-10}$ cm$^2$/(V $\cdot$ s) при 500 K) в монокристалле меньше подвижности вакансий $V^\bullet_{\mathrm{F}}$ в нанокерамике в 140 раз. Концентрация носителей заряда составляет $n_{\mathrm{mob}}$ = 1.1 $\cdot$ 10$^{21}$ и 6.9 $\cdot$ 10$^{21}$ cm$^{-3}$ (2.2 и 14.2% от общего числа анионов) для монокристалла и нанокерамики соответственно.

Ключевые слова: ионная проводимость, фториды, рост кристаллов, керамический синтез, структура флюорита, дефекты.

Поступила в редакцию: 27.04.2023
Исправленный вариант: 27.04.2023
Принята в печать: 04.05.2023

DOI: 10.21883/FTT.2023.06.55662.71

Реферативные базы данных:

•