Сравнительный анализ ионной проводимости трех твердых фаз в системе CaF2–HoF3

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Проведен сравнительный анализ механизмов ионного переноса для кристаллов трех фаз со структурами флюорита (F-фаза, CaF2 и твердый раствор Ca1-xHoxF2+x), тисонита (T-фаза, твердый раствор Ho1-yCayF3−y) и ромбической модификации b-YF3 (R-фаза, HoF3) в конденсированной системе CaF2–HoF3. На основании фундаментальных данных по ионной проводимости sdc(T), полученных с использованием в экспериментах монокристаллических образцов, построены зависимости ионной электропроводности и энтальпии активации ионного переноса от состава. Сравнение свойств компонентов исследуемой системы показало, что проводимость R-фазы HoF3 (s500 K = 5 × 10-6 См/см при 500 K) превышает проводимость F-фазы стехиометрического состава CaF2 на 5 порядков. В области F-фазы нестехиометрического состава Ca1-xHoxF2+x (0 < x ≤ 0.35) реализуется междоузельный механизм электропроводности. С ростом концентрации HoF3 значения s500 K увеличиваются, достигая 4 × 10-5 См/см при x = 0.35. Проводимость нестехиометрической T-фазы Ho1-yCayF3−y (y = 1−x, x = 0.77) s500 K = 2 × 10-4 См/см превышает электропроводность кристаллов F-фазы Ca0.65Ho0.35F2.35 и R-фазы HoF3 в 5 и 40 раз соответственно. Причинами быстрого анионного переноса в нестехиометрической T-фазе являются вакансионный механизм электропроводности и широкий гетеровалентный изоморфизм катионов.

Об авторах

Н. И. Сорокин

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ

Автор, ответственный за переписку.
Email: nsorokin1@yandex.ru
Россия, Ленинский пр-т, 59, Москва, 119333

Список литературы

  1. Гулина Л.Б., Толстой В.П., Мурин И.В. // Журн. неорган. химии. 2024. Т. 69. № 3. С. 272. https://doi.org/10.31857/S0044457X24030027
  2. Сорокин Н.И., Ивановская Н.А., Бучинская И.И. // Неорган. материалы. 2024. Т. 60. № 1. С. 79. https://doi.org/10.31857/S0002337X24010108
  3. Сорокин Н.И., Архарова Н.А., Каримов Д.Н. // Кристаллография. 2024. Т. 69. № 4. С. 676. https://doi.org/10.31857/S0023476124040145
  4. Takami T., Pattanathummasid C., Kutana N., Asahi R. // J. Phys.: Condens. Matter. 2023. V. 35. P. 293002. https://doi.org/10.1088/1361-648/accb32
  5. Бучинская И.И., Сорокин Н.И. // Журн. неорган. химии. 2023. Т. 68. № 7. С. 877. https://doi.org/10.31857/S0044457X23600044
  6. Александров А.А., Брагина А.Г., Сорокин Н.И. и др. // Неорган. материалы. 2023. Т. 59. № 3. С. 303. https://doi.org/10.31857/S0002337X23030016
  7. Sobolev B.P., Sorokin N.I., Bolotina N.B. // Photonic & Electronic Properties of Fluoride Materials / Eds. Tressaud A., Poeppelmeier K., Amsterdam: Elsevier, 2016. P. 465.
  8. Reddy M.A., Fichtner M. // ibid., P. 449.
  9. Sobolev B.P. The Rare Earth Trifluorides. Barcelona: Moscow Institute of Crystallography and Institut d'Estudis Catalans, 2000-2001. 980 p.
  10. Zhang M., Cao X., Hao Y. et al. // Energy Reviews. 2024. V. 2. P. 100083. https://doi.org/10.1016/j.enrev.2024.100083
  11. Kawahara K., Ishikawa R., Sasano S. et al. // J. Electrochem. Soc. 2024. V. 171. № 11. P. 110508. https://doi.org/10.1149/1945-7111/ad8d10
  12. Yamada T., Kanda K., Yanagida Y. et al. // Electroanalysis. 2022. V. 35. № 4. P. 1. https://doi.org/10.1002/elan.202200103
  13. Xiao A.W., Galatolo G., Pasta M. // Joule. 2021. V. 5. P. 2823. https://doi.org/10.1016/j.joule.2021.09.016
  14. Karkera G., Anji Reddy M., Fichtner M. // J. Power Sources. 2021. V. 481. P. 228877. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2020.228877
  15. Сорокин Н.И., Соболев Б.П. // Кристаллография. 2007. Т. 52. № 5. С. 870.
  16. Fergus J.W. // Sens. Actuators. 1997. V. 42. P.119.
  17. Frant M.S., Ross J.W. // Science. 1966. V. 154. P. 1553.
  18. Соболев Б.П., Сорокин Н.И. // Кристаллография. 2014. Т. 59. № 6. С. 891. https://doi.org/10.7868/S0023476114060277
  19. Reau J.-M., Hagenmuller P. // Rev. Inorg. Chem. 1999. V. 19. № 1−2. P. 45.
  20. Болотина Н.Б., Черная Т.С., Верин И.А. и др. // Кристаллография. 2015. Т. 60. № 1. С. 35. https://doi.org/10.7868/S0023476115010063
  21. Болотина Н.Б., Калюканов А.И., Черная Т.С. и др. // Кристаллография. 2013. Т. 58. № 4. С. 574. https://doi.org/10.7868/S0023476113040073
  22. Курнаков Н.С. Введение в химико-физический анализ. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1940. 420 с.
  23. Sobolev B.P., Fedorov P.P., Seiranian K.B., Tkachenko N.L. // J. Solid State Chem. 1976. V. 17. № 2. P. 201.
  24. O’Keeffe M. // Science. 1973. V. 180. P. 1276.
  25. Сорокин Н.И., Соболев Б.П., Брайтер М. // Электрохимия. 2002. Т. 38. № 5. С. 585.
  26. Сорокин Н.И., Сульянова Е.А., Соболев Б.П. // Кристаллография. 2016. Т. 61. № 3. С. 452. https://doi.org/10.7868/S0023476116030279
  27. Sobolev B.P., Fedorov P.P. // J. Less-Common Met. 1978. V. 60. № 1. P. 33.
  28. Федоров П.П., Маякова М.Н., Кузнецов С.В., Воронов В.В. // Журн. неорган. химии. 2017. Т. 62. № 9. С. 1179. https://doi.org/10.7868/S0044457X17090069
  29. Соболев Б.П. // Кристаллография. 2012. Т. 57. № 3. С. 490.
  30. Сорокин Н.И., Соболев Б.П. // Физика тверд. тела. 2008. Т. 50. № 3. С. 402.
  31. Сорокин Н.И., Соболев Б.П. // Электрохимия. 2007. Т. 43. № 4. С. 420.
  32. Сорокин Н.И., Соболев Б.П., Брайтер М. // Физика тверд. тела. 2002. Т. 44. № 2. С. 272.
  33. Sorokin N.I., Breiter M.W. // Solid State Ionics. 1999. V. 116. P. 157.
  34. Сорокин Н.И., Фоминых М.В., Кривандина Е.А. и др. // Физика тверд. тела. 1999. Т. 41. № 4. С. 638.
  35. Ivanov-Shits A.K., Sorokin N.I., Fedorov P.P., Sobolev B.P. // Solid State Ionics. 1990. V. 37. № 1-2. P. 125.
  36. Сорокин Н.И., Бучинская И.И., Соболев Б.П. // Кристаллография. 1995. Т. 40. № 6. С. 1039.
  37. Сорокин Н.И., Соболев Б.П. // Кристаллография. 2012. Т. 57. № 4. С. 624.
  38. Motohashi K., Nakamura T., Kimura Y. et al. // Solid State Ionics. 2019. V. 338. P. 113. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2019.05.023
  39. Chable J., Martin A.G., Bourdin A. et al. // J. Alloys Compd. 2017. V. 692. P. 980. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.09.135
  40. Сорокин Н.И., Соболев Б.П. // Кристаллография. 2016. Т. 61. № 2. С. 468. https://doi.org/10.7868/S0023476116020296
  41. Greis O., Cader M.S.R. // Thermochim. Acta. 1985. V. 87. P. 145.
  42. Сорокин Н.И., Каримов Д.Н., Соболев Б.П. // Кристаллография. 2019. Т. 64. № 4. С. 596. https://doi.org/10.1134/S0023476119040222
  43. Сорокин Н.И., Голубев А.М., Соболев Б.П. // Кристаллография. 2014. Т. 59. № 2. С. 275. https://doi.org/10.7868/S0023476114010159
  44. Wapenaar K.E.D., van Koesveld J.L., Schoonman J. // Solid State Ionics. 1981. V. 2. P. 145.
  45. den Hartog H.W., Langevoort J.C. // Phys. Rev. B. 1981. V. 24. P. 3547.
  46. Sulyanova E.A., Sobolev B.P. // CrystEngComm. 2022. V. 24. P. 3762. https://doi.org/10.1039/D2CE00280A
  47. Fedorov P.P. // Bull. Soc. Cat. Cien. 1991. V. 12. № 2. P. 349.
  48. Reau J.M., Hagenmuller P. // Appl. Phys. A. 1989. V. 49. P. 3.
  49. Мурадян Л.А., Максимов Б.А., Симонов В.И. // Коорд. химия. 1986. Т. 12. № 10. С. 1398.
  50. Bendall P.J., Catlow C.R.A., Corish J., Jacobs P.W.M. // J. Solid State Chem. 1984. V. 51. P. 159.
  51. Bevan D.J., Greis O., Strahle J. // Acta Crystallogr., Sect. A. 1980. V. 36. P. 889.
  52. Cheetham A.K., Fender B.E.F., Cooper M.J. // J. Phys. C. 1971. V. 4. P. 3107.
  53. Сорокин Н.И. // Кристаллография. 1990. Т. 35. № 3. С. 793.
  54. Сорокин Н.И. // Кристаллография. 1991. Т. 36. № 6. С. 1468.
  55. Голубев А.М., Симонов В.И. // Кристаллография. 1986. Т. 31. № 3. С. 478.
  56. Сульянова Е.А., Каримов Д.Н., Сульянов С.Н., Соболев Б.П. // Кристаллография. 2014. Т. 59. № 1. С. 19. https://doi.org/10.7868/S0023476114010172
  57. Сульянова Е.А., Верин И.А., Соболев Б.П. // Кристаллография. 2012. Т. 57. № 1. С. 79.
  58. Shannon R.D. // Acta Crystallogr., Sect. A. 1976. V. 32. № 5. P. 751.
  59. Григорьева Н.Б., Отрощенко Л.П., Максимов Б.А. и др. // Кристаллография. 1996. Т. 41. № 4. С. 644.
  60. Александров В.Б., Гарашина Л.С. // Докл. АН СССР. 1969. Т. 189. № 2. С. 307.
  61. Журова Е.А., Максимов Б.А., Симонов В.И., Соболев Б.П. // Кристаллография. 1996. Т. 41. № 3. С. 438.
  62. Григорьева Н.Б., Максимов Б.А., Отрощенко Л.П. и др. // Кристаллография. 1998. Т. 43. № 4. С. 601.
  63. Григорьева Н.Б., Максимов Б.А., Соболев Б.П. // Кристаллография. 2000. Т. 45. № 5. С. 788.
  64. Григорьева Н.Б., Максимов Б.А., Отрощенко Л.П. и др. // Кристаллография. 1998. Т. 43. № 3. С. 414.
  65. Григорьева Н.Б., Отрощенко Л.П., Максимов Б.А. и др. // Кристаллография. 1996. Т. 41. № 1. С. 60.
  66. Губаль Н.А., Сульянова Е.А., Каримов Д.Н. и др. // Тез. докл. РСНЭ-НБИК. 2011. 14–18 ноября. 2011. Москва. С. 295.
  67. Hoffmann M., Hull S., McIntyre G.J. et al. // J. Phys.: Condens. Matter. 1997. V. 9. № 4. P. 845.
  68. Отрощенко Л.П., Александров В.Б., Быданов Н.Н. и др. // Кристаллография. 1988. Т. 33. № 3. С. 764.
  69. Laval J.P., Mikou A., Frit B., Roult G. // Solid State Ionics. 1988. V. 28–30. P. 1300.
  70. Catlow C.R.A., Chadwick A.V., Corish J. // Radiat. Eff. 1983. V. 75. P. 61.
  71. Catlow C.R.A., Chadwick A.V., Greaves G.N., Moroney C.M. // Nature. 1984. V. 312. P. 601.
  72. Laval J.P., Abaouz A., Frit B., Le Bail A. // J. Solid State Chem. 1990. V. 85. P. 133.
  73. Дудка А.П., Соболев Б.П., Симонов В.И. // Кристаллография. 2013. Т. 58. № 6. С. 822. https://doi.org/10.7868/S0023476113060088
  74. Сорокин Н.И., Соболев Б.П. // Физика тверд. тела. 2019. Т. 61. № 1. С. 53. https://doi.org/10.21883/FTT.2019.01.46893.181
  75. Соболев Б.П., Сорокин Н.И., Кривандина Е.А., Жмурова З.И. // Кристаллография. 2014. Т. 59. № 4. С. 609. https://doi.org/10.7868/S0023476114040195
  76. Дудка А.П., Лошманов А.А., Соболев Б.П. // Кристаллография. 1998. Т. 43. № 4. С. 605.
  77. Отрощенко Л.П., Александров Б.П., Максимов Б.А. и др. // Кристаллография. 1985. Т. 30. № 4. С. 658.
  78. Болотина Н.Б., Черная Т.С., Калюканов А.И. и др. // Кристаллография. 2015. Т. 60. № 3. С. 391. https://doi.org/10.7868/S0023476115030054
  79. Sinitsyn V.V., Lips O., Glumov O. et al. // J. Phys. Chem. Solids. 2003. V. 64. P. 1201. https://doi.org/10.1016/S0022-3697(03)00050-7
  80. Привалов А.Ф., Мурин И.В. // Физика тверд. тела. 1999. Т. 41. № 9. С. 1616.
  81. Изосимова М.Г., Лившиц А.И., Бузник В.М. и др. // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1987. Т. 23. С. 2056.
  82. Сорокин Н.И., Соболев Б.П. // Физика тверд. тела. 2019. Т. 61. № 11. С. 2064. https://doi.org/10.21883/FTT.2019.11.48409.368
  83. Иванов-Шиц А.К., Мурин И.В. Ионика твердого тела / Т. 2. СПб.: Изд-во СПбГУ, 2010.
  84. Гарашина Л.С., Соболев Б.П., Александров В.Б. и др. // Кристаллография. 1980. Т. 25. № 2. С. 294.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».