Effect of Bi-doping on the electrophysical properties of sodium niobate solid solutions

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

Introduction of dopants is a classic method for modifying the properties of materials, in particular, complex oxides of the perovskite family with the general formula ABO3 . Ions located in positions A and/or B are substituted. In this case, their valence can coincide with the valence of the basic ion (isovalent substitution) or differ (heterovalent substitution). Sodium niobate ( NaNbO3 ) is a convenient basis for producing ferroelectric solid solutions. Doping changes the properties of sodium niobate in a wide range, allowing the production of functional materials for various applications. In this paper, the effect of Bi3+ doping upon substitution of niobium ion Nb5+ on the structure and electrophysical properties of sodium niobate is studied. It has been shown that such compositions are characterized by a significant increase in electrical conductivity with increasing the doping concentration, a decrease in the Curie temperature, and a change in the grain structure. The dopant concentration is more than 10 mol. % leads to the formation of some secondary phases.

Sobre autores

Ekaterina Barabanova

Tver State University

Email: pechenkin_kat@mail.ru
Ph. D., Docent, Docent of the Applied Physics Department

Nikita Ospelnikov

Tver State University

3rd year postgraduate student, Physics and Technology Faculty

Alexandra Ivanova

Tver State University

Ph. D., Docent, Docent of the Applied Physics Department

Bibliografia

  1. Directive 2002/95/EC of the European Parliament and of the Council of 27 January 2003 on the restriction of the use of certain hazardous substances in electrical and electronic equipment // Official Journal of the European Union L 37. - 2003. - V. 46. - P. 19-23.
  2. Резниченко, Л.А. Свойства нестехиометрического ниобата натрия / Л.А. Резниченко, Л.А. Шилкина, О.Н. Разумовская и др. // Журнал технической физики. - 2002. - Т. 72. - Вып. 3. - С. 43-47.
  3. Fritsch, D. Electronic and optical properties of sodium niobate: a density functional theory study / D. Fritsch // Advances in Materials Science and Engineering. - 2018. - V. 2018. - Art. no. 6416057. - 10 p. doi: 10.1155/2018/6416057.
  4. Бондарев, В.С. Теплофизические свойства керамики ниобата натрия в широкой области температур / В.С. Бондарев, А.В. Карташев, М.В. Горев и др. // Физика твердого тела. - 2013. - Т. 55. - Вып. 4. - С. 752-758.
  5. Megaw, H.D. The seven phases of sodium niobate / H.D. Megaw // Ferroelectrics. - 1974. - V. 7. - I. l. - P. 87-89. doi: 10.1080/00150197408237956.
  6. Wood, E.A. Polymorphism in potassium niobate, sodium niobate, and other ABO3 compounds / E.A. Wood // Acta Crystallographica. - 1951. - V. 4. - I. 4. - P. 353-362. doi: 10.1107/S0365110X51001112.
  7. Vlazan, P. Exploiting the Bi-doping effect on the properties of NaNbO3 perovskite-type materials / P. Vlazan, M. Poienar, I. Malaescu et al. // Chemical Physics. - 2024. - V.579. - Art. no. 112203. - 9 p. doi: 10.1016/j.chemphys.2024.112203.
  8. Zhang, L. Tunable phase transitions in NaNbO3 ceramics through bismuth/vacancy modification / L. Zhang, Z. Yan, T. Chen et al. // Journal of Materials Chemistry C. - 2021. - V. 9. - I. 12. - P. 4289-4299. doi: 10.1039/d0tc05969b.
  9. Малышкина, О.В. Релаксационные процессы в области структурных фазовых переходов на примере керамики на основе ниобата натрия / О.В. Малышкиина, М. Али, Н.Е. Малышева, К.В. Пацуев // Физика твердого тела. - 2022. - Т. 64. - Вып. 12. - С. 1960-1966. doi: 10.21883/FTT.2022.12.53649.461.
  10. Macutkevic, J. Dielectric properties of NaNbO3 ceramics /j. Macutkevic, A. Molak, J. Banys // Ferroelectrics. - 2015. - V. 479. - I. 1. - P. 48-55. doi: 10.1080/00150193.2015.1011916.
  11. Оспельников, Н.М. Фазовые переходы в твердых растворах Na(Nb0.9Me0.1)O3-δ (Me=Bi, Fe) / Н.М. Оспельников, Е.В. Барабанова // Известия Российской академии наук. Серия физическая. - 2023. - Т. 87. - № 4. - С. 546-549. doi: 10.31857/S0367676522700971.
  12. Sirotin, Yu.I. Fundamentals of crystal physics / Yu.I. Sirotin, M.P. Shaskolskaya; translated by V. Snigirevskaya. - M.: Mir Publ., 1982. - 654 p.
  13. Jonscher, A.K. Dielectric relaxation in solids / A.K. Jonscher. - London: Chelsea Dielectrics Pres, 1983. - 396 pp.
  14. Барабанова, Е.В. Электрофизические свойства твердых растворов NaNb1-xFexO3-δ (x=0;0,1;0,2) / Е.В. Барабанова, Н.М. Оспельников, А.И. Иванова // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2020. - Вып. 12. - С. 16-24. doi: 10.26456/pcascnn/2020.12.016.
  15. Deepanshu, K. Enhanced ionic conductivity through B-site Zr doping in NaNbO3 solid electrolytes / K. Deepanshu, Y. Deepak, J. Udeshwari // Journal of Power Sources. - 2024. - V. 613. - Art. № 234948. - 11 p. doi: 10.1016/j.jpowsour.2024.234948.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).