Влияние нестехиометрии и структурных несовершенств на электрофизические свойства суперионных проводников Cu2-δSe и LixCu2-δSe

• Автор: Зиннуров, Ильнур Биктимирович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 132 с. : ил.

Содержание

Список сокращений.

Введение

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЕ ДАННЫЕ ПО ФИЗИКОХИМИЧЕСКИМ СВОЙСТВАМ СЕЛЕНИДОВ МЕДИ

1.1. Электрофизические свойства селенидов меди.

1.1.1. Общая характеристика селенидов меди.

1.1.2. Ионный перенос и диффузия катионов

1.1.3. Механизмы и модели быстрого ионного переноса

1.1.4. Электронный перенос.

1.1.5. Сопряженная химическая диффузия.

1.1.6. Термоэлектрические эффекты

1.2. Основные параметры определяющие электрофизические свойства изучаемых материалов.
1.2.1. Кристаллическая структура и структурная
разу поря доченность.
1.2.2. Нестехиометричность и фазовые соотношения.
1.2.3. Структурные несовершенства и разупорядоченность
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Синтез и подготовка образцов для исследований.
2.2. Методика измерения электронных кинетических параметров
2.2.1. Электронная проводимость
2.2.2. Электронная термоЭДС.
2.2.3. Описание экспериментальной установки
2.3. Методика измерения ионных кинетических параметров.
2.3.1. Ионная проводимость.
2.3.2. Ионная термоЭДС
2.4. Методика определения коэффициента сопряженной химической диффузии катионов и электронов.
2.5. Электрохимический контроль состава образцов.
2.6. Оптическая металлография
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЭЛЕКТРОННОГО ПЕРЕНОСА В ТВЕРДЫХ РАСТВОРАХ СиБе И Ы.СиБе
3.1. Зависимость электронной проводимости от содержания лития
3.2. Температурные зависимости электронной проводимости.
3.3. Зависимость электронной проводимости от степени нестехиометричности
3.4. Зависимость электронной проводимости от ЭДС электрохимической ячейки.
3.5. Температурные зависимости коэффициента электронной термоЭДС
3.6. Зависимость коэффициента электронной термоЭДС от степени нестехиометричности.
3.7. Зависимость коэффициента электронной термоЭДС от уровня
Выводы к главе 3
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ИОННОГО ПЕРЕНОСА В ТВЕРДЫХ РАСТВОРАХ Си2 б8е И Ы.СицБе
4.1. Ионная проводимость
4.2. Ионная термоЭДС
4.3. Самодиффузия катионов
4.4. Влияние структурных несовершенств на ионную проводимость
Выводы к главе 4.
ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПО КСХД В СПЛАВАХ СигБе И ихСи2б5е
5.1. Температурная зависимость КСХД
5.2. Влияние катионного замещения на КСХД.
5.3. Влияние структурных несовершенств на химическую диффузию
Выводы к главе 5.
Заключение.
Список литературы


На примере изученных СИП сделан вывод, что в отличие от обычных твердых тел, диффузия по объему в структурно разупорядоченных суперионных проводниках канального типа с низкой энергией активации может протекать легче, чем ЗГ диффузия, уже при температурах близких к комнатной. В суперионной фазе взаимодействие мобильных ионов с неподвижным остовом и электронными носителями тока незначительно. Экспериментально обнаружен факт расхождения энергии активации ионной проводимости и энергии активации сопряженной химической диффузии в смешанных электронноионных проводниках. Достоверность результатов обеспечена использованием апробированных методов измерений, соответствием экспериментального оборудования целям и задачам исследований. Научная и практическая значимость. Полученные в ходе работы результаты представляют интерес для специалистов, работающих в области материаловедения, физики и химии твердого тела. Вывод о влиянии размеров зерен на ионную проводимость носит общий характер и может быть распространен на все суперионные проводники канального типа с низкой энергией активации. Данные по коэффициентам химической диффузии могут быть полезны для расчета времен реакции и гомогенизации при синтезе изученных материалов. Впервые полученные и исследованные в данной работе замещенные литием халькогениды меди имеют высокую термоэлектрическую эффективность, что позволяет отнести их к перспективным материалам для полупроводниковых термоэлектрических преобразователей. Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на Конференции Физика в Башкортостане г. Уфа, сент. Уфа, и гг. ИШ Всероссийской научнотехнической конференции Физические свойства металлов и сплавов г. Екатеринбург, , гг. Научнопрактической конференции, посвященной летию основания БашГУ г. Уфа, г. X Всероссийской научной конференции студентов физиков и молодых ученых, г. Москва, 17 апр. XI Всероссийской научной конференции студентовфизиков и молодых ученых г. Екатеринбург, марта г. XI Российской конференции по теплофизическим свойствам веществ г. СанктПетербург, 47 октября г. VIII Международном симпозиуме Порядок, беспорядок и свойства оксидов г. Сочи, сент. XII Всероссийской научной конференции студснтовфизиков и молодых ученых г. Новосибирск, марта г. VIII Международном совещании Фундаментальные проблемы ионики твердого тела г. Черноголовка Московской области, мая г. Основные положения, выносимые на защиту. Комплекс результатов экспериментального исследования термоэлектрических и транспортных электронноионных свойств суперионных твердых растворов ихСи2. Легирование гомовалентным катионом с другой электронной структурой Си на 1л приводит к резкому ухудшению условий транспорта ионов. Причиной подобных последствий легирования по катионной подрешетке является различие электронных оболочек лития щелочной металл и меди благородный металл, которое приводит к различному типу и степени гибридизации валентных электронов атомов разупорядоченной подрешетки и анионного остова. Различие в электроотрицательности катионов меди и лития приводит к эффектам упорядочения. Инверсия знака термоЭДС в сплавах ЫхСвБе при вариации содержания меди в пределах области гомогенности, свидетельствующая о переходе от дырочной проводимости к электронной. Вывод, что в отличие от обычных твердых тел роль зернограничной диффузии в структурноразупорядоченных суперионных проводниках канального типа с низкой энергией активации снижается по сравнению с объемной диффузией. Вклад соискателя. Личный вклад автора диссертации включает синтез образцов, разработку и создание экспериментальных установок, проведение экспериментов, выполнение необходимых расчетов, анализ полученных результатов и их обсуждение. Микроанализ образцов проводился в сотрудничестве с лабораторией электронной микроскопии Института сверхпластичности металлов РАН. Публикации. По теме диссертации опубликовано работ 3 статьи в центральных журналах, 8 публикаций в сборниках трудов конференций, тезисы 6 докладов. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы, содержащего 4 наименование. Работа изложена на 2 страницах машинописного текста, включая рисунков и таблиц.