ВЫСОКОЭНТРОПИЙНЫЕ ОКСИДНЫЕ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ Na0.5Bi0.5TiO3

Музурантова, А.Е.; Буянова, Е.С.; Петрова, С.А.

ВЫСОКОЭНТРОПИЙНЫЕ ОКСИДНЫЕ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ Na_0.5Bi_0.5TiO₃

Музурантова А.Е.⁽¹⁾, Буянова Е.С.⁽¹⁾, Петрова С.А.^(1,2)

⁽¹⁾ Уральский федеральный университет

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

⁽²⁾ Институт металлургии УрО РАН

620016, г. Екатеринбург, ул. Амундсена, д. 101

Подход к формированию и устойчивости многокомпонентных систем за счёт энтропийной стабилизации позволил получить следующие высокоэнтропийные функциональные материалы: сплавы, оксиды, карбиды, силициды, нитриды, бориды и др. Значительное количество исследований посвящено высокоэнтропийным оксидам (ВЭО) со структурой перовскита, которые зарекомендовали себя как перспективные материалы для хранения энергии и твердотельного охлаждения; как мультисегнетоэлектрические материалы; как диэлектрические материалы в конденсаторах; как материалы для фотоэлектрических устройств и т.д.

Одни из многообещающих ВЭО со структурой перовскита на основе титаната натрия-висмута Na_0.5Bi_0.5TiO₃ (NBT). Изучается его электрическая природа, обусловленная стехиометрией и введением различных допантов: от диэлектрических (в том числе сегнето- и пьезоэлектрических) до ионопроводящих свойств, исследуются магнитные и оптические характеристики.

Целью настоящей работы является подбор допантов и оптимальных соотношений компонентов, синтез подходящих высокоэнтропийных систем на основе Na_0.5Bi_0.5TiO₃, демонстрирующих кислородно-ионную проводимость, и изучение их физико-химических характеристик.

Выбор допантов и соотношений между компонентами обусловлены расчётами следующих параметров: конфигурационная энтропия (S_config), фактор толерантности (t), валентный фактор (δ(V)), размерный фактор (δ(r)).

Для синтеза были выбраны составы с общей формулой
Na_0.5-x(BiCaSrNd)_(0.5+x)/4TiO_3-δ, где x = 0.01, 0.05, 0.10, 0.15.

Спрессованные в таблетки образцы были синтезировали по стандартной керамической технологии, термообработка проводилась при температурах 1073, 1273 и 1323 К с последующим охлаждением в печи.

Фазовый состав полученных соединений определён методом рентгенофазового анализа (РФА) с помощью рентгеновского автоматизированного дифрактометра ДРОН-3 (CuKα-излучение). По результатам РФА установлено, что для всех образцов формируется фаза Na_0.3Bi_0.3Ca_0.4TiO₃ (пр. гр. Pbnm), для некоторых образцов обнаружено незначительное содержание вторичной фазы Na₂Ti₃O₇ (пр. гр. P21/m).

Были исследованы электрические и оптические свойства синтезированных образцов.