Upper limit of mobility and concentration of charge carriers in fluoride superionic conductors with fluorite and tysonite structures

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Within the framework of a crystal-physical model, the maximum values of mobility and concentration of charge carriers in fluoride superionic conductors belonging to the structural types of fluorite (CaF2, SrF2, BaF2, PbF2) and tysonite (LaF3) were calculated. It has been shown that the upper limit of ionic conductivity, mobility and charge carrier concentration in the crystalline state of fluoride superionics is 4 ± 1 S/cm, (5 ± 1) × 10–3 cm2/(сВ) и (5 ± 2) × 1021 cm–3 (10 ± 4% of the total fluoride ions), respectively.

Full Text

Restricted Access

About the authors

N. I. Sorokin

Shubnikov Institute of Crystallography of Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics of NRC “Kurchatov Institute”

Author for correspondence.
Email: nsorokin1@yandex.ru
Russian Federation, 119333 Moscow

References

  1. Иванов-Шиц А.К., Мурин И.В. Ионика твердого тела. Т. 2. СПб.: Изд-во СПбГУ, 2010. 1000 с.
  2. Preishuber-Pflugl F., Wilkening M. // Dalton Trans. 2016. V. 45. P. 8675. https:/doi.org/10.1039/c6dt00944a
  3. Duvel A., Bendnarcik J., Sepelak V., Heitjans P. // J. Phys. Chem. C. 2014. V. 118. P. 7117. https:/doi.org/10.1021/ jp410018t
  4. Suluanova E.A., Sobolev B.P. // CrystEngComm. 2022. V. 24. P. 3762. https:/doi.org/10.1039/d2ce00280a
  5. Сорокин Н.И., Соболев Б.П. // ФТТ. 2019. Т. 61. № 1. С. 53. https:/doi.org/10.21883/FTT.2019.01.46893.181
  6. Соболев Б.П. // Кристаллография. 2019. Т. 64. № 5. С. 701. https:/doi.org/10.1134/S0023476119050199
  7. Anji Reddy M., Fichtner M. // J. Mater. Chem. 2011. V. 21. P. 17059. https:/doi.org/10.1039/c1jm13535
  8. Karkera G., Anji Reddy M., Fichtner M. // J. Power Sources. 2021. V. 481. P. 228877. https:/doi.org/10.1016/j.jpowsour.2020.228877
  9. Xiao A.W., Galatolo G., Pasta M. // Joule. 2021. V. 5. P. 2823. https:/doi.org/1016/j.joule.2021.09.016
  10. Fergus J.W. // Sensors and Actuators. 1997. V. 42. P. 119.
  11. Sotoudeh M., Baumgart S., Dillenz M. et al. // ChemRxiv. 2023. https:/doi.org/10.26434/chemrxiv-2023-26618
  12. Voronin V.M., Volkov S.V. // J. Phys. Chem. Solids. 2001. V. 62. P. 1349.
  13. Evangelakis G.A., Pontikis V. // Phys. Rev. B. 1991. V. 43. № 4. P. 3180.
  14. Derrington C.E., Lindher A., O’Keeffe M. // J. Solid State Chem. 1975. V. 15. № 2. P. 171.
  15. Derrington C.E., O’Keeffe M. // Nature Phys. Sci. 1973. V. 246. № 19. P. 44.
  16. O’Keeffe M. // Science. 1973. V. 180. P. 1276.
  17. Baak T. // J. Chem. Phys.1958. V. 29. P. 1195.
  18. Ure R.W. // J. Chem. Phys. 1957. V. 26. P. 1363.
  19. Sobolev B.P. The rare earth trifluorides. Pt. 1. The temperature chemistry of the rare earth trifluorides. Institute of Crystallography, Moscow and Institut d’Estudis Catalans, Barcelona. 2000. 520 p.
  20. Гарашина Л.С., Соболев Б.П., Александров В.Б., Вишняков Ю.С. // Кристаллография. 1980. Т. 25. № 2. С. 294.
  21. Иванов-Шиц А.К., Мурин И.В. Ионика твердого тела. Т. 1. СПб.: Изд-во СПбГУ, 2000. 616 с.
  22. Mansmann M. // Z. Kristallgr. 1965. B. 122. S. 375.
  23. Belzner A., Schulz H., Heger G. // Z. Kristallgr. 1994. B. 209. S. 239.
  24. Jacucci G., Rahman A. // J. Chem. Phys. 1978. V. 69. № 9. P. 4117.
  25. Айтьян С.Х., Иванов-Шиц А.К. // ФТТ. 1990. Т. 32. № 5. С. 1360.
  26. O’Keeffe M. // Fast ion transport in solids / Ed. Van Gool W. Amsterdam: North-Holland, 1973. P. 165.
  27. Соболев Б.П., Гарашина Л.С., Федоров П.П. и др. // Кристаллография. 1973. Т. 18. Вып. 4. С. 751.
  28. Воронин В.М., Волков С.В. // Электрохимия. 2004. Т. 40. № 1. С. 54.
  29. Chadwick A.V. // Solid State Ionics. 1983. V. 8. P. 209.
  30. Bollmann W. // Cryst. Res. Technol. 1992. V. 27. № 5. P. 661.
  31. Bollmann W., Uvarov N.F., Hairetdinov E.F. // Cryst. Res. Technol. 1989. V. 24. № 4. P. 421.
  32. Fedorov P.P., Sobolev B.P. // J. Less-Common Metals. 1979. V. 63. P. 31.
  33. Sobolev B.P. The rare earth trifluorides. Pt. 2. Introduction to materials science of multicomponent metal fluoride crystals. Institute of Crystallography, Moscow and Institut d’Estudis Catalans, Barcelona. 2001. 460 p.
  34. Сорокин Н.И., Голубев А.М., Соболев Б.П. // Кристаллография. 2014. Т. 59. № 2. С. 275.
  35. Koto K., Schulz H., Huggins R.A. // Solid State Ionics. 1981. V. 3–4. P. 381.
  36. Shapiro S.M., Reidinger F. // Physics of Superionic Conductors / Ed. Salamon M.B. Berlin: Springer, 1979. P. 45.
  37. Сорокин Н.И., Соболев Б.П., Брайтер М. // ФТТ. 2002. Т. 44. С. 1506.
  38. Сорокин Н.И. // ФТТ. 2022. Т. 64. № 7. С. 847.
  39. Сорокин Н.И. // ФТТ. 2015. Т. 57. С. 1325.
  40. Сорокин Н.И. // ФТТ. 2018. Т. 60. С. 710.
  41. Сорокин Н.И., Бучинская И.И., Соболев Б.П. // Журн. неорган. химии. 1992. Т. 37. № 12. С. 2653.
  42. Федоров П.И., Трновцова В., Мелешина В.А. и др. // Неорган. материалы. 1994. Т. 30. С. 406.
  43. Бучинская И.И., Федоров П.П. // Успехи химии. 2004. Т. 73. № 4. С. 404.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

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».