Електрофізичні властивості Sr₂LaBˡˡˡB^IVO₇ (Bˡˡˡ = Sc, In, B^IV = Sn, Ti) з шаруватою перовськітоподібною структурою

Abstract

Методом імпедансної спектроскопії досліджені електрофізичні властивості керамічних зразків нових сполук Sr₂LaBˡˡˡBIVO₇ (Bˡˡˡ = Sc, In, B^IV = Ti, Sn) з двошаровою структурою. Проаналізовані залежності комплексного імпедансу Z*(ν) цих сполук від частоти зондуючого синусоїдального електричного сигналу і температури. Аналіз результатів вказує на істотний внесок іонної електропровідності в зразках кераміки Sr₂LaBˡˡˡB^IVO₇. Для моделювання спектра імпедансу застосовано метод еквівалентних схем, представлених радіотехнічними елементами, який дає змогу виділити в чистому вигляді властивості мікрокристалічних зерен кераміки, тобто власне досліджуваної речовини, без впливу міжкристалічних і електродних ефектів. Досліджено температурну залежність електропровідності на постійному струмі, частотні залежності електропровідності, уявних компонент імпедансу та електричного модуля в температурному діапазоні від 300 до 800 К. Встановлено, що енергія активації електропровідності на постійному струмі для всіх зразків кераміки Sr₂LaBˡˡˡB^IVO₇ лежить в інтервалі від 0,285 до 0,301 еВ, а самі значення електропровідності різняться на два порядки величини. Частотна залежність електропровідності описується універсальним степеневим законом, на підставі чого можна припустити кореляцію між прямими і зворотними стрибками іонів. Певний внесок в іонну компоненту електропровідності можуть здійснювати катіони лантану та стронцію, які локалізовані на границях перовськітоподібних блоків. Однією із причин більш високих значень електропровідності в індієвмісних сполуках може бути більша деформованість октаедрів In(Sn,Ti)O₆, ніж октаедрів Sc(Sn,Ti)O₆.

The electrophysical properties of ceramic samples of new compounds Sr₂LaBˡˡˡB^IVO₇ (Bˡˡˡˡ = Sc, In, B^IV = Ti, Sn) with two-slab structure were investigated by the method of impedance spectroscopy. The dependences of the complex impedance Z*(ν) of these compounds on the frequency of the probing sinusoidal electric signal and temperature were analyzed. The analysis of results indicates the considerable contribution of the ionic electroconductivity in Sr₂LaBˡˡˡB^IVO₇ ceramic samples. To simulate the impedance spectrum, we used the method of equivalent circuits, represented by radio engineering elements, which allows one to see, in the pure form, the properties of microcrystalline grains of ceramics, that is, the investigated material, without the influence of intergranular and electrode effects. The temperature dependence of the direct current electroconductivity, the frequency dependences of electroconductivity, imaginary components of impedance, and electrical module in the temperature range from 300 K to 800 K were investigated. It was found that the activation energy of the direct current electroconductivity for all Sr₂LaBˡˡˡB^IVO₇ ceramic samples was over the range 0.285 eV to 0.301 eV, and the conductivity values themselves differed by two orders of values. The frequency dependence of the electroconductivity is described by a universal power law with allowing a correlation between direct and reverse ion jumps. A definite contribution to the ionic component of the electroconductivity can be made by the lanthanum and strontium cations localized at the boundaries of perovskite-like blocks. One of the reasons for the higher electroconductivity values for indium-containing compounds can be the greater deformation of the In(Sn,Ti)O₆ octahedra than that of the Sc(Sn,Ti)O₆ octahedra.

Методом импедансной спектроскопии исследованы электрофизические свойства керамических образцов новых соединений Sr₂LaBˡˡˡB^IVO₇ (Bˡˡˡ = Sc, In, B^IV = Ti, Sn) с двухслойной структурой. Проанализированы зависимости комплексного импеданса Z*(ν) этих соединений от частоты зондирующего синусоидального электрического сигнала и температуры. Анализ результатов указывает на существенный вклад ионной электропроводности в образцах керамики Sr₂LaBˡˡˡB^IVO₇. Для моделирования спектра импеданса использован метод эквивалентных схем, представленных радиотехническими элементами, позволяющий выделить в чистом виде свойства микрокристаллических зерен керамики, то есть собственно исследуемого вещества, без влияния межкристаллитных и электродных эффектов. Исследованы температурная зависимость электропроводности на постоянном токе, частотные зависимости электропроводности, мнимых компонент импеданса и электрического модуля в температурном диапазоне от 300 до 800 К. Установлено, что энергия активации электропроводности на постоянном токе для всех образцов керамики Sr₂LaBˡˡˡB^IVO₇ лежит в интервале от 0,285 до 0,301 эВ, а сами значения электропроводности отличаются на два порядка величины. Частотная зависимость электропроводности описывается универсальным степенным законом, что позволяет допустить корреляцию между прямыми и обратными прыжками ионов. Определенный вклад в ионную компоненту электропроводности могут вносить локализованные на границах перовскитоподобных блоков катионы лантана и стронция. Одной из причин более высоких значений электропроводности у индийсодержащих соединений может быть большая деформированность октаэдров In(Sn,Ti)O₆, чем октаэдров Sc(Sn,Ti)O₆.