ВЛИЯНИЕ АЛЮМИНИЯ НА ЭЛЕКТРОТРАСПОРТНЫЕ СВОЙСТВА ФЕРРО-МОЛИБДАТА СТРОНЦИЯ

Юргинсон И.Н.⁽¹⁾, Коряков А.Д.⁽²⁾, Леонидов И.А.⁽²⁾, Сунцов А.Ю.⁽²⁾

⁽¹⁾ Уральский федеральный университет

620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, д. 19

⁽²⁾ Институт химии твердого тела УрО РАН

620077, г. Екатеринбург, ул. Первомайская, д. 91

Целью настоящей работы является исследование влияния алюминия на кислородную нестехиометрию, процессы дефектообразования и электротранспортные свойства оксидов состава SrFe_0,75−xAl_xMo_0,25O_3−δ (x = 0,050, 0,075, 0,100). Синтез образцов осуществляли цитратным методом. Параметры кристаллической структуры определяли по данным рентгеновской дифракции с использованием полнопрофильного анализа. Уточнение структуры методом Ле Бейля показало, что полученные соединения характеризуются кубической перовскитной структурой (пр. гр. Pm-3m). При этом для составов с x = 0.075 и x = 0.100 обнаружено образование примесной фазы. Содержание кислорода в однофазном образце определяли методом кулонометрического титрования в зависимости от температуры и парциального давления кислорода. Изменение относительной массы образцов при нагревании в воздушной атмосфере исследовали методом термогравиметрического анализа. Коэффициент теплового расширения однофазного образца в интервале температур 800 – 950 °C составил 14.7×10^-6 К^-1, что сопоставимо со значением для электролита состава La_0,85Sr_0,15Ga_0,85Mg_0,15O_2,85 12.4×10^-6 К^-1. Химическая совместимость исследуемого материала с данным электролитом была изучена при высокотемпературном взаимодействии; образования вторичных фаз не обнаружено. Электропроводность образцов в воздушной атмосфере измеряли четырёхзондовым методом постоянного тока в температурном диапазоне 50 – 950 °C. Тип носителей заряда определяли методом термоЭДС. Установлено, что при log(pO₂) > −5 основными носителями заряда являются дырки, тогда как при log(pO₂) < −8 основным типом являются электроны. Общая электропроводность на воздухе для состава SrFe_0,7Al_0,05Mo_0,25O_3−δ при температуре 640 °C составляет 23.6 См/см. Повышенное значение проводимости для алюминий содержащего состава связано с увеличенной концентрацией дырочных носителей, а также с более высоким содержанием кислорода в структуре при данных условиях. Для описания равновесия дефектов применена модель, учитывающая процессы окисления катионов Fe²⁺ до Fe³⁺, реакции диспропорционирования заряда на ионах железа, а также электронный обмен между ионами железа и молибдена. Учет взаимосвязи между концентрациями носителей заряда p-типа, локализованных на ионах Fe⁴⁺, и n-типа, локализованных на ионах Fe²⁺ и Mo⁵⁺, а также константами равновесия реакций дефектообразования и парциальным давлением кислорода позволил описать диаграммы pO₂ – T – δ и рассчитать концентрации носителей заряда.