Вышедшие номера
Home » Физика твердого тела » Год 2020, выпуск 1 » Статья стр. 145
<<<>>>
Фазовый состав, микроструктура и электропроводность твердых электролитов HfO_2-R2O3 (R=Sc, Y, Ho, Er, Tm, Yb, Lu)
DOI: 10.21883/FTT.2020.01.48752.557
Переводная версия: 10.1134/S1063783420010229
Мещерских А.Н. 1,2, Кольчугин А.А. 1,2, Антонов Б.Д. 1, Дунюшкина Л.А. 1
1Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург, Россия
2Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия
Email: man@ihte.uran.ru, laba50@mail.ru, B.antonov@ihte.uran.ru, lidung@list.ru
Поступила в редакцию: 23 июля 2019 г.
Выставление онлайн: 20 декабря 2019 г.
PDF версия
Изучено влияние добавки 11 mol% R2O3 (R=Sc, Y, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) на фазовый и элементный состав, микроструктуру и электропроводность оксида гафния. При введении в HfO2 всех добавок, за исключением скандия, образуются твердые растворы с кубической структурой типа флюорита. Образец HfO_2-Sc2O3 представляет собой фазу Hf7Sc2O17, имеющую решетку типа флюорита с ромбоэдрическими искажениями, претерпевающую обратимые изменения в кубическую структуру при температуре ~760oC. Установлено, что природа допанта практически не влияет на микроструктуру керамики HfO_2-R2O3; все образцы являются крупнокристаллическими с размером зерна до 10 μm. Показано, что проводимость образцов HfO_2-R2O3 определяется объемом зерен. Наиболее перспективными материалами для применения в качестве твердооксидного электролита являются составы HfO_2-Tm2O3 и HfO_2-Yb2O3, в которых высокая проводимость сочетается со структурной устойчивостью. Ключевые слова: оксид гафния, твердооксидный электролит, редкоземельные элементы, электропроводность, термическое расширение, фазовый переход.
  1. R.K. Nahar, V. Singh, A. Sharma. J. Mater. Sci. Electron. 18, 615 (2007)
  2. G.D. Wilk, R.M. Wallace, J.M. Anthony. J. Appl. Phys. 87, 484 (2000)
  3. K.J. Hubbard, D.G. Schlom. J. Mater. Res. 11, 2757 (1996)
  4. J. McPherson, J.Y. Kim, A. Shanware, H. Mogul. Appl. Phys. Lett. 82, 2121 (2003)
  5. J.A. Valdez, I.O. Usov, J. Won, M. Tang, R.M. Dickerson, G.D. Jarvinen, K.E. Sickafus. J. Nucl. Mater. 393, 126 (2009)
  6. M. Yashima, H. Takahashi, K. Ohtake, T. Hirose, M. Kakihana, H. Arashi, Y. Ikuma, Y. Suzuki, M. Yoshimura. J. Phys. Chem. Solids 57, 289 (1996)
  7. C.L. Platt, B. Dieny, A.E. Berkowitz. Appl. Phys. Lett. 69, 2291 (1996)
  8. M.J. Esplandiu, E.M. Patrito, V.A. Macagno. Electrochim. Acta 42, 1315 (1997)
  9. M.F. Trubelja, V.S. Stubican. Solid State Ionics 49, 89 (1991)
  10. Y.-D. Kim, J.-Y. Yang, J.-I. Lee, M. Saqib, J.-S. Shin, M. Shin, J.H. Kim, H.-T. Lim, J.-Y. Park. J. Alloys Compd. 779, 121 (2019)
  11. N. Izu, T. Itoh, W. Shin, I. Matsubara, N. Murayama. Sens Actuators. B 123, 407 (2007)
  12. M. Filipescu, N. Scarisoreanu, V. Craciun, B. Mitu, A. Purice, A. Moldovan, V. Ion, O. Toma, M. Dinescu. Appl. Surf. Sci. 253, 8184 (2007)
  13. A.A. Demkov, O. Sharia, X. Luo, G. Bersuker, J. Robertson. Microelectron. Eng. 86, 1763 (2009)
  14. M. Kirm, J. Aarik, M. Jurgens, I. Sildos. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A 537, 251 (2005)
  15. C. LeLuyer, M. Villanueva-Ibanez, A. Pillonnet, C. Dujardin. J. Phys. Chem. A 122, 10152 (2008)
  16. V.B. Glushkova, M.V. Kravchinskaya. Ceram. Int. 11, 56 (1985)
  17. M.R. Winter, D.R. Clarke. Acta Mater. 54, 5051 (2006)
  18. E. Wuchina, E. Opila, M. Opeka, W. Fahrenholtz, I. Talmy. Electrochem. Soc. Interface. 16, 30 (2007)
  19. C.T. Lynch. High temperature oxides. Academic Press, N.Y. (1970). C. 193
  20. E.R. Andrievskaya. J. Eur. Ceram. Soc. 28, 2363 (2008)
  21. M. Mann, J. Kolis. J. Cryst. Growth 312, 461 (2010)
  22. M. Yashima, K. Ohtake, M. Kakihana, H. Arashiand, M. Yoshimura. J. Phys. Chem. Solids 57, 17 (1996)
  23. Y. Tabira, R.L. Withers, J.C. Barry, L. Elcoro. J. Solid State Chem. 159, 121 (2001)
  24. С.В. Жидовинова, А.Г. Котляр, В.Н. Стрекаловский, С.Ф. Пальгуев. Тр. Института электрохимии УНЦ АН СССР 18, 148 (1972)
  25. A. Chen, J.R. Smith, K.L. Duncan, R.T. DeHoff, K.S. Jones, E.D. Wachsman. J. Electrochem. Soc. 157, 11, B1624 (2010)
  26. H. Iwahara, T. Yajima, T. Hibino, K. Ozaki, H. Suzuki. Solid State Ionics 61, 65 (1993)
  27. C.D. Savaniu, J. Canales-Vazquez, J.T.S. Irvine. J. Mater. Chem. 15, 598 (2005)
  28. K.D. Kreuer, S. Adams, W. Munch, A. Fuchs, U. Klock, J. Maier. Solid State Ionics 145, 295 (2001)
  29. T.H. Wan, M. Saccoccio, C. Chen, F. Ciucci. Electrochim. Acta. 184, 483 (2015)
  30. V. Vashook, E. Girdauskaite, J. Zosel, T.-L. Wen, H. Ullmann, U. Guth. Solid State Ionics 177, 1163 (2006)
  31. З.С. Волченкова, Д.С. Зубанкова. Исследование солевых расплавов и окисных систем. АН СССР УНЦ, Свердловск (1975). 107 c
  32. P. Simoncic, A. Navrotsky. J. Mater. Sci. 22, 4, 876 (2007)
  33. А.Л. Гаврилюк, Д.А. Осинкин, Д.И. Бронин. Электрохимия 53, 6, 651 (2017)
  34. А.Н. Власов. Электрохимия 25, 699 (1989)

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme