Impedance characteristics and phase-dependent conductivity of ZrO$_{2-x}$ nanopowders produced by vacuum-arc synthesis

[Импедансные характеристики и фазозависимая проводимость нанопорошков ZrO$_{2-x}$, полученных вакуумно-дуговым синтезом]

Igor V. Karpov^ab, Leonid Yu. Fedorov^ab, Evgeniya A. Slyusareva^a, Alexander V. Pavlov^ab, Alexey I. Lyamkin^ab, Almira M. Zhilkashinova<sup>c

a</sup> Siberian Federal University, Krasnoyarsk, Russian Federation
^b Federal Research Center Krasnoyarsk Scientific Center of the SB RAS, Krasnoyarsk, Russian Federation
^c D. Serikbayev East Kazakhstan Technical University, Ust-Kamenogorsk, The Republic of Kazakhstan

Аннотация: В работе представлены результаты исследования диэлектрических характеристик нестабилизированного нанопорошка диоксида циркония (ZrO$_{2-x}$), полученного методом вакуумно-дугового осаждения при различных давлениях аргоно-кислородной плазмы. Проведён комплексный анализ фазового состава, морфологии, фотолюминесцентных свойств и импедансных характеристик трёх образцов, различающихся по содержанию тетрагональной, моноклинной и субоксидной фаз. Установлено, что электрический отклик материалов определяется взаимодействием объёмной проводимости тетрагональной матрицы, барьерных эффектов межзеренных границ (особенно в присутствии m-ZrO$_2$) и шунтирующего влияния проводящей фазы Zr$_3$O. Образец с наименьшим содержанием тетрагональной фазы демонстрирует минимальный импеданс, тогда как наиболее гетерофазный состав характеризуется выраженной межфазной поляризацией и высокими диэлектрическими потерями.

Ключевые слова: оксид циркония, вакуумная дуга, физическое осаждение из паровой фазы, фазовая стабильность.

УДК: 537.31

Получена: 10.06.2025
Исправленный вариант: 05.08.2025
Принята: 27.09.2025

Язык публикации: английский