Синтез и электрические свойства фаз высокого давления ErxCu3V4O12

Синтез и электрические свойства фаз высокого давления ErxCu3V4O12

Синтезировано новое перовскитоподобное соединение Er0.73Cu3V4O12. Проведена рентгенографическая аттестация, исследованы электрические свойства в широкой области температур (78–300 K) и частот (200 Hz–200 kHz) при атмосферном давлении и при давлениях 15–42 GPa. Установлен полупроводниковый характер т...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2009
Автори: Мельникова, Н.В., Кадырова, Н.И., Устинова, И.С., Зайнулин, Ю.Г., Бабушкин, А.Н.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України 2009
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/5983
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Синтез и электрические свойства фаз высокого давления ErxCu3V4O12 / Н.В. Мельникова, Н.И. Кадырова, И.С. Устинова, Ю.Г. Зайнулин, А.Н. Бабушкин // Физика и техника высоких давлений. — 2009. — Т. 19, № 2. — С. 54-58. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-5983
record_format dspace
spelling irk-123456789-59832010-02-15T12:00:47Z Синтез и электрические свойства фаз высокого давления ErxCu3V4O12 Мельникова, Н.В. Кадырова, Н.И. Устинова, И.С. Зайнулин, Ю.Г. Бабушкин, А.Н. Синтезировано новое перовскитоподобное соединение Er0.73Cu3V4O12. Проведена рентгенографическая аттестация, исследованы электрические свойства в широкой области температур (78–300 K) и частот (200 Hz–200 kHz) при атмосферном давлении и при давлениях 15–42 GPa. Установлен полупроводниковый характер температурной зависимости удельной электропроводности в интервале температур 78–300 K. Анализ барических зависимостей комплексного сопротивления, комплексной проводимости, емкости и тангенса угла диэлектрических потерь указывает на возможность разупорядочения кристаллической структуры и изменения в поведении электрически активных комплексов при увеличении давления в интервале 27–29 GPa. Синтезовано нове перовскитоподібне з'єднання Er0.73Cu3V4O12. Проведено рентгенографічну атестацію, досліджено електричні властивості в широкій області температур (78–300 K) і частот (200 Hz–200 kHz) при атмосферному тиску і при тиску 15–42 GPa. Встановлено напівпровідниковий характер температурної залежності питомої електропровідності в інтервалі температур 78–300 K. Аналіз баричних залежностей комплексного опору, комплексної провідності, ємкості і тангенса кута діелектричних втрат указує на можливість розупорядкування кристалічної структури і зміни в поведінці електрично активних комплексів при збільшенні тиску в інтервалі 27–29 GPa. New perovskite-like compound Er0.73Cu3V4O12 has been synthesized. X-ray diffraction experiments and certification have been performed, the electrical properties at temperatures between 78 and 300 K and in the frequency range between 200 Hz and 200 kHz at atmospheric pressure and at a pressure of 15–42 GPa have been investigated. Semiconductor type of the temperature dependence of conductivity in the range 78–300 K is established. The analysis of baric dependences of complex resistance, complex conductivity, capacitance and loss tangent of dielectric indicates a possibility of crystal structure disordering and changes in the behavior of electrically active complexes at pressure increase in the interval 27–29 GPa. 2009 Article Синтез и электрические свойства фаз высокого давления ErxCu3V4O12 / Н.В. Мельникова, Н.И. Кадырова, И.С. Устинова, Ю.Г. Зайнулин, А.Н. Бабушкин // Физика и техника высоких давлений. — 2009. — Т. 19, № 2. — С. 54-58. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 0868-5924 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/5983 ru Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
description Синтезировано новое перовскитоподобное соединение Er0.73Cu3V4O12. Проведена рентгенографическая аттестация, исследованы электрические свойства в широкой области температур (78–300 K) и частот (200 Hz–200 kHz) при атмосферном давлении и при давлениях 15–42 GPa. Установлен полупроводниковый характер температурной зависимости удельной электропроводности в интервале температур 78–300 K. Анализ барических зависимостей комплексного сопротивления, комплексной проводимости, емкости и тангенса угла диэлектрических потерь указывает на возможность разупорядочения кристаллической структуры и изменения в поведении электрически активных комплексов при увеличении давления в интервале 27–29 GPa.
format Article
author Мельникова, Н.В.
Кадырова, Н.И.
Устинова, И.С.
Зайнулин, Ю.Г.
Бабушкин, А.Н.
spellingShingle Мельникова, Н.В.
Кадырова, Н.И.
Устинова, И.С.
Зайнулин, Ю.Г.
Бабушкин, А.Н.
Синтез и электрические свойства фаз высокого давления ErxCu3V4O12
author_facet Мельникова, Н.В.
Кадырова, Н.И.
Устинова, И.С.
Зайнулин, Ю.Г.
Бабушкин, А.Н.
author_sort Мельникова, Н.В.
title Синтез и электрические свойства фаз высокого давления ErxCu3V4O12
title_short Синтез и электрические свойства фаз высокого давления ErxCu3V4O12
title_full Синтез и электрические свойства фаз высокого давления ErxCu3V4O12
title_fullStr Синтез и электрические свойства фаз высокого давления ErxCu3V4O12
title_full_unstemmed Синтез и электрические свойства фаз высокого давления ErxCu3V4O12
title_sort синтез и электрические свойства фаз высокого давления erxcu3v4o12
publisher Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
publishDate 2009
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/5983
citation_txt Синтез и электрические свойства фаз высокого давления ErxCu3V4O12 / Н.В. Мельникова, Н.И. Кадырова, И.С. Устинова, Ю.Г. Зайнулин, А.Н. Бабушкин // Физика и техника высоких давлений. — 2009. — Т. 19, № 2. — С. 54-58. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT melʹnikovanv sinteziélektričeskiesvojstvafazvysokogodavleniâerxcu3v4o12
AT kadyrovani sinteziélektričeskiesvojstvafazvysokogodavleniâerxcu3v4o12
AT ustinovais sinteziélektričeskiesvojstvafazvysokogodavleniâerxcu3v4o12
AT zajnulinûg sinteziélektričeskiesvojstvafazvysokogodavleniâerxcu3v4o12
AT babuškinan sinteziélektričeskiesvojstvafazvysokogodavleniâerxcu3v4o12
first_indexed 2025-07-02T08:57:53Z
last_indexed 2025-07-02T08:57:53Z
_version_ 1836524947231473664
fulltext Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 2 54 PACS: 81.05.Je, 62.50.–p Н.В. Мельникова1, Н.И. Кадырова2, И.С. Устинова1, Ю.Г. Зайнулин2, А.Н. Бабушкин1 СИНТЕЗ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ФАЗ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ErxCu3V4O12 1Уральский государственный университет пр. Ленина, 51, г. Екатеринбург, 620083, Россия E-mail: nmelnikova@mail.ur.ru 2Институт химии твердого тела УрО РАН ул. Первомайская, 91, г. Екатеринбург, 620219, Россия E-mail: kadyrova@ihim.uran.ru Синтезировано новое перовскитоподобное соединение Er0.73Cu3V4O12. Проведена рентгенографическая аттестация, исследованы электрические свойства в широ- кой области температур (78–300 K) и частот (200 Hz–200 kHz) при атмосферном давлении и при давлениях 15–42 GPa. Установлен полупроводниковый характер температурной зависимости удельной электропроводности в интервале темпе- ратур 78–300 K. Анализ барических зависимостей комплексного сопротивления, комплексной проводимости, емкости и тангенса угла диэлектрических потерь указывает на возможность разупорядочения кристаллической структуры и изме- нения в поведении электрически активных комплексов при увеличении давления в интервале 27–29 GPa. Введение Перовскитоподобные соединения с общей формулой ACu3B4O12 (где А – одно-, двух-, трех-, четырехвалентный катион или вакансия, элемент В – Ti, Mn, Ge, Ru, Ti + Ta(Nb, Sb)) в последнее время стали объектом пристального внимания исследователей. Это связано в первую очередь с обнаружением чрез- вычайно большой диэлектрической константы для CaCu3Ti4O12-оксида. [1]. В твердых растворах [NdCu3](Rux + Ti3–x)O12 и [Nd(2+x)/3Cu3](Rux + Ti4–x)O12 най- дены концентрационные фазовые переходы типа полупроводник–металл [2]. Соединение [YCu3](Mn4)O12 является ферромагнетиком с Tc = 400 K. Боль- шой интерес представляет и гигантское магнитосопротивление, обнаружен- ное для CaCu3Mn4O12-оксида [3]. Цель настоящей работы – синтез и исследование нового перовскитопо- добного соединения [ErxCu3](V4)O12. Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 2 55 Экспериментальная часть Синтез образцов проводили в камере высокого давления (КВД) типа «то- роид» на прессе ДО-137А. Однофазность конечных продуктов синтеза кон- тролировали рентгенографически. Исследование электрических свойств проводили методом импедансной спектроскопии с помощью измерителя-анализатора импеданса RCL-2000 в области частот 200 Hz–200 kHz, в интервале температур 78–300 K, при дав- лениях до 50 GPa. Для изучения электрических свойств в указанной области частот и температур при атмосферном давлении применяли двухзондовую ячейку, которую помещали в криотермостат [4]. Для генерации давлений до 50 GPa использовали КВД с алмазными нако- вальнями. В работе применяли наковальни типа «закругленный конус–плос- кость» из искусственных поликристаллических алмазов «карбонадо». Эти алмазы вследствие особенностей синтеза хорошо проводят электрический ток и могут быть использованы в качестве электрических контактов к об- разцу [5]. Результаты и их обсуждение При давлении Р = 8 GPa, температуре Т = 1000°C в течение 30 min синте- зировано практически однофазное соединение Er0.73Cu3V4O12 с перовскито- подобной структурой (пространственная группа Im 3 , Z = 2) и параметром решетки а = 7.266 Å. Керамика является сложным объектом из-за неоднородной поликристал- лической структуры, в которой, как правило, существует множество пор. Поэтому исследование электрических свойств, выяснение механизма элек- тропереноса, природы носителей является задачей, требующей особого вни- мания. В работе изучено влияние частот и давлений на полное комплексное сопротивление и комплексную проводимость образцов. Исследования импеданса и адмиттанса при 290 K в интервале частот 200 Hz–200 kHz показали, что активная и реактивная составляющие сопро- тивления увеличиваются с ростом частоты: мнимая часть импеданса возрас- тает в 200 раз, вещественная – в 1.5 раза. Это может быть связано с наличи- ем и поляризацией электрически активных комплексов, поведение которых в переменном электрическом поле вызывает сдвиг фаз между напряжением и током, что служит причиной запаздывания тока по отношению к прило- женному напряжению. На рис. 1 представлены температурные зависимости удельной электро- проводности Er0.73Cu3V4O12 и емкости ячейки с образцом при частоте пере- менного напряжения, подаваемого на ячейку, 500 Hz. Зависимость проводи- мости от температуры в области 78–300 K при атмосферном давлении носит полупроводниковый характер, значения удельной электропроводности со- ставляют 450 S/m при 290 K и 5 S/m – при температуре жидкого азота. Энергия активации в исследованной области температур составляет 0.05 eV. Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 2 56 а б Рис. 1. Зависимости натурального логарифма удельной электропроводности Er0.73Cu3V4O12 (а) и емкости ячейки с образцом (б) от обратной температуры (пе- ременное напряжение с частотой 500 Hz, медные электроды) Такие значения характерны для оксидов, являющихся собственными полу- проводниками. Высокие значения диэлектрической проницаемости (оценен- ной из емкости) и ее температурная зависимость (рост с повышением темпе- ратуры и резкое возрастание, начиная с 200 K) типичны для ионных провод- ников и для оксидных керамик со структурой перовскита. С целью выявления существования фазовых переходов и определения природы носителей было проведено исследование влияния высокого давле- ния на электрические свойства. Зависимость вещественной части комплексного сопротивления от давле- ния в интервале 15–42 GPa (при частоте переменного напряжения 55 kHz, температуре 290 K) представлена на рис. 2. С ростом давления от 15 до 42 GPa электросопротивление уменьшается в 14–20 раз (в зависимости от частоты переменного напряжения, подаваемого на ячейку: чем ниже частота, тем сильнее изменяется сопротивление). При увеличении давления до 27–29 GPa наблюдается быстрое падение сопро- тивления. При уменьшении давления значение сопротивления возвращает- ся к исходной величине, однако на- блюдается гистерезис при измерени- ях во всей области частот переменно- го напряжения на ячейке. При повышении давления от атмо- сферного до 15 GPa происходит смена знаков мнимых частей импеданса и адмиттанса. В вышеуказанной области давлений, где сопротивление умень- шается медленнее, также происходит Рис. 2. Зависимость вещественной части импеданса ячейки с образцом Er0.73Cu3V4O12 от давления (темные символы – увеличение давления, свет- лые – уменьшение). Стрелки указыва- ют направление изменения давления Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 2 57 а б Рис. 3. Годографы импеданса (а) и увеличенный участок графика, где изменяется знак мнимой части импеданса (б) ячейки с образцом при увеличении давления смена поведения импеданса и адмиттанса ячейки с образцом: комплексные части импеданса и адмиттанса меняют знаки на противоположные (рис. 3). Это свидетельствует в пользу предположения о формировании или измене- нии электрических диполей или комплексов, наличие и поведение которых вызывают такой отклик системы на воздействие электрического поля. При понижении давления от максимального до атмосферного изменения в пове- дении импеданса и адмиттанса повторяются в обратном порядке. На бариче- ской зависимости тангенса угла диэлектрических потерь в районе 27 GPa также наблюдается смена знака. Следовательно, наблюдаемый в области давлений 29–42 GPa на всех час- тотах гистерезис электросопротивления может быть результатом структур- ных изменений в кристаллической решетке, образования электрически ак- тивных комплексов и изменения электронной структуры. Заключение При давлении 8 GPa, температуре 1000°C синтезирована монофаза Er0.73Cu3V4O12-оксида, которая, по данным структурного анализа, представ- ляет собой кубический (пространственная группа Im 3 , Z = 2) двойной пе- ровскит со структурными вакансиями в катионной подрешетке. Темпера- турная зависимость электропроводности Er0.73Cu3V4O12 в области 78–300 K при атмосферном давлении активационного типа. Значение энергии актива- ции 0.05 eV. Анализ барических зависимостей комплексного сопротивления, комплексной проводимости, емкости и тангенса угла диэлектрических по- терь, полученных при различных частотах при атмосферном давлении и давлениях 15–42 GPa, позволяет высказать предположение о разупорядоче- ниях кристаллической структуры и изменениях в поведении электрически активных комплексов при увеличении давления в интервале 27–29 GPa. Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 2 58 1. M.A. Subramanian, D. Li. N. Duan, B.A. Resner, A.W. Sleight, J. Solid State Chem. 151, 323 (2000). 2. J. Muller, A. Haouzi, C. Laviron, M. Labeau, J.C. Joubert, Mater. Res. Bull. 21, 1131 (1986). 3. Z. Zeng, M. Greenblatt, M.A. Subramanian, M. Croft, Phys. Rev. Lett. 82, 3164 (1999). 4. E.R. Baranova, V.L. Kobelev, O.L. Kobeleva, N.V. Melnikova, V.B. Zlokazov, L.Ya. Ko- belev, M.V. Perfiliev, SSI 124, 255 (1999). 5. Л.Ф. Верещагин, Е.Н. Яковлев, Г.Н. Степанов, К.Х. Бибаев, Б.В. Виноградов, Пись- ма в ЖЭТФ 16, 240 (1972). Н.В. Мельникова, Н.І. Кадирова, І.С. Устінова, Ю.Г. Зайнулін, О.Н. Бабушкін СИНТЕЗ ТА ЕЛЕКТРИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ФАЗ ВИСОКОГО ТИСКУ ErxCu3V4O12 Синтезовано нове перовскитоподібне з'єднання Er0.73Cu3V4O12. Проведено рентгено- графічну атестацію, досліджено електричні властивості в широкій області температур (78–300 K) і частот (200 Hz–200 kHz) при атмосферному тиску і при тиску 15–42 GPa. Встановлено напівпровідниковий характер температурної залежності питомої елек- тропровідності в інтервалі температур 78–300 K. Аналіз баричних залежностей ком- плексного опору, комплексної провідності, ємкості і тангенса кута діелектричних втрат указує на можливість розупорядкування кристалічної структури і зміни в по- ведінці електрично активних комплексів при збільшенні тиску в інтервалі 27–29 GPa. N.V. Melnikova, N.I. Kadyrova, I.S. Ustinova, Yu.G. Zaynulin, A.N. Babushkin SYNTHESIS AND ELECTRICAL PROPERTIES OF HIGH-PRESSURE PHASES ErxCu3V4O12 New perovskite-like compound Er0.73Cu3V4O12 has been synthesized. X-ray diffraction ex- periments and certification have been performed, the electrical properties at temperatures between 78 and 300 K and in the frequency range between 200 Hz and 200 kHz at atmos- pheric pressure and at a pressure of 15–42 GPa have been investigated. Semiconductor type of the temperature dependence of conductivity in the range 78–300 K is established. The analysis of baric dependences of complex resistance, complex conductivity, capacitance and loss tangent of dielectric indicates a possibility of crystal structure disordering and changes in the behavior of electrically active complexes at pressure increase in the interval 27–29 GPa. Fig. 1. Dependences of electrical conductivity of Er0.73Cu3V4O12 (a) and of capacitance of the cell with sample (б) on inverse temperature (alternating voltage on cell with a fre- quency of 500 Hz, copper electrodes) Fig. 2. Dependence of the real part of impedance of the cell with a sample Er0.73Cu3V4O12 on pressure (dark symbols – pressure loading, light symbols – pres- sure unloading). Arrows indicate direction of pressure variation Fig. 3. Hodographs of impedance (a) and enlarged segment of the graph, where the imaginary part of impedance (б) of the cell with a sample Er0.73Cu3V4O12 changes the sign, at pressure increase

Схожі ресурси