Влияние примеси Bi на электрофизические свойства твердых растворов ниобата натрия
Е.В. Барабанова, Н.М. Оспельников, А.И. Иванова
ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
DOI: 10.26456/pcascnn/2024.16.033
Оригинальная статья
Аннотация: Введение легирующих примесей является классическим способом модификации свойств материалов, в частности, сложных оксидов семейства перовскита с общей формулой АВО3. Замещаются ионы, находящиеся в позициях А и/или В. При этом валентность их может совпадать с валентностью основного иона (изовалентное замещение) или отличаться (гетеровалентное замещение). Ниобат натрия (NaNbO3) является удобной основой для создания сегнетоэлектрических твердых растворов. При легировании его свойства варьируются в широком диапазоне, позволяя создавать функциональные материалы для различных приложений. В работе проведено исследование влияния примеси висмута Bi3+ при замещении иона ниобия Nb5+ на структуру и электрофизические свойства ниобата натрия. Показано, что для таких составов характерно значительное увеличение электропроводности с ростом концентрации примеси, понижение температуры Кюри и изменение зеренной структуры. Концентрация примеси более 10 мол.% приводит к формированию вторичных фаз.
Ключевые слова: ионная проводимость, сегнетоэлектрические твердые растворы, ниобат натрия, диэлектрическая проницаемость
- Барабанова Екатерина Владимировна – к.ф.-м.н., доцент, доцент кафедры прикладной физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
- Оспельников Никита Михайлович – аспирант 3 года обучения физико-технического факультета, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
- Иванова Александра Ивановна – к.ф.-м.н., доцент, доцент кафедры прикладной физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
Ссылка на статью:
Барабанова, Е.В. Влияние примеси Bi на электрофизические свойства твердых растворов ниобата натрия / Е.В. Барабанова, Н.М. Оспельников, А.И. Иванова // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2024. — Вып. 16. — С. 33-40. DOI: 10.26456/pcascnn/2024.16.033.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Directive 2002/95/EC of the European Parliament and of the Council of 27 January 2003 on the restriction of the use of certain hazardous substances in electrical and electronic equipment // Official Journal of the European Union L 37. – 2003. – V. 46. – P. 19-23.
2. Резниченко, Л.А. Свойства нестехиометрического ниобата натрия / Л.А. Резниченко, Л.А. Шилкина, О.Н. Разумовская и др. // Журнал технической физики. – 2002. – Т. 72. – Вып. 3. – С. 43-47.
3. Fritsch, D. Electronic and optical properties of sodium niobate: a density functional theory study / D. Fritsch // Advances in Materials Science and Engineering. – 2018. – V. 2018. – Art. no. 6416057. – 10 p. DOI: 10.1155/2018/6416057.
4. Бондарев, В.С. Теплофизические свойства керамики ниобата натрия в широкой области температур / В.С. Бондарев, А.В. Карташев, М.В. Горев и др. // Физика твердого тела. – 2013. – Т. 55. – Вып. 4. – С. 752-758.
5. Megaw, H.D. The seven phases of sodium niobate / H.D. Megaw // Ferroelectrics. – 1974. – V. 7. – I. l. – P. 87-89. DOI: 10.1080/00150197408237956.
6. Wood, E.A. Polymorphism in potassium niobate, sodium niobate, and other ABO3 compounds / E.A. Wood // Acta Crystallographica. – 1951. – V. 4. – I. 4. – P. 353-362. DOI: 10.1107/S0365110X51001112.
7. Vlazan, P. Exploiting the Bi-doping effect on the properties of NaNbO3 perovskite-type materials / P. Vlazan, M. Poienar, I. Malaescu et al // Chemical Physics. – 2024. – V.579. – Art. no. 112203. – 9 p. DOI: 10.1016/j.chemphys.2024.112203.
8. Zhang, L. Tunable phase transitions in NaNbO3 ceramics through bismuth/vacancy modification / L. Zhang, Z. Yan, T. Chen et al // Journal of Materials Chemistry C. – 2021. – V. 9. – I. 12. – P. 4289-4299. DOI: 10.1039/d0tc05969b.
9. Малышкина, О.В. Релаксационные процессы в области структурных фазовых переходов на примере керамики на основе ниобата натрия / О.В. Малышкиина, М. Али, Н.Е. Малышева, К.В. Пацуев // Физика твердого тела. – 2022. – Т. 64. – Вып. 12. – С. 1960-1966. DOI: 10.21883/FTT.2022.12.53649.461.
10. Macutkevic, J. Dielectric properties of NaNbO3 ceramics / J. Macutkevic, A. Molak, J. Banys // Ferroelectrics. – 2015. – V. 479. – I. 1. – P. 48-55. DOI: 10.1080/00150193.2015.1011916.
11. Оспельников, Н.М. Фазовые переходы в твердых растворах Na(Nb0.9Me0.1)O3–δ (Me=Bi, Fe) / Н.М. Оспельников, Е.В. Барабанова // Известия Российской академии наук. Серия физическая. – 2023. – Т. 87. – № 4. – С. 546-549. DOI: 10.31857/S0367676522700971.
12. Sirotin, Yu.I. Fundamentals of crystal physics / Yu.I. Sirotin, M.P. Shaskolskaya; translated by V. Snigirevskaya. – M.: Mir Publ., 1982. – 654 p.
13. Jonscher, A.K. Dielectric relaxation in solids / A.K. Jonscher. – London: Chelsea Dielectrics Pres, 1983. – 396 pp.
14. Барабанова, Е.В. Электрофизические свойства твердых растворов NaNb1-xFexO3-δ (x=0;0,1;0,2) / Е.В. Барабанова, Н.М. Оспельников, А.И. Иванова // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2020. – Вып. 12. – С. 16-24. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.016.
15. Deepanshu, K. Enhanced ionic conductivity through B-site Zr doping in NaNbO3 solid electrolytes / K. Deepanshu, Y. Deepak, J. Udeshwari // Journal of Power Sources. – 2024. – V. 613. – Art. № 234948. – 11 p. DOI: 10.1016/j.jpowsour.2024.234948.