Solid solutions based on In2O3 with  additions of ZrO2 ― changes in their structural and electro  physical properties

A. E. Solovyeva

doi:10.17073/1683-4518-2022-7-48-54

Solid solutions based on In2O3 with additions of ZrO2 ― changes in their structural and electro physical properties

A. E. Solovyeva

https://doi.org/10.17073/1683-4518-2022-7-48-54

Full Text:

Abstract

Solid solutions in the In2O3‒ZrO2 system are formed on the basis of a disordered phase of the C1 type of indium oxide. It was found that in the temperature range 1450‒1600 °C in air. limited solid solutions of the following type are formed in the system: subtraction-substitution, substitution, subtraction-substitution-introduction. The sizes of indium and zirconium cations, the number of defects determine the type of solid solution in a system based on In2O3 with additions of ZrO2. Experimentally, the formation of a mixture of two solid solutions of type C‒Ia3-based on oxides In2O3 and Zr2O3, after annealing the samples at 1600 °C, and were determined elementary cells of these solutions. The energies of formation of solid solutions of subtraction-substitution, substitution, subtractionsubstitution-introduction in the system based on In2O3 are calculated. It was found that the electrical resistance, concentration and mobility of charge carriers in samples based on In2O3 with additions of ZrO2 depends on the type of solid solution and does not depend on the valence of the soluble additive ZrO2. The types of conductivity of free charge carriers in solid solutions are determined and their energies are calculated. Ill. 4. Ref. 20.

Keywords

solid solutions on the basis In2O3, additions ZrO2, structural properties, electro physical properties, crystal lattice, bcc-lattice, fcc-lattice, solid solution,

About the Author

A. E. Solovyeva

Сухумский физико-технический институт Академии наук Абхазии
Russian Federation

References

1. Bates, Lambert J. Electrical conductivity, see beck coefficient and structure of In2O3‒SnO2 / J. Lambert Bates, Curtis W. Griffin, David D. Marchant, Jonn E. Garnier // Am. Ceram. Soc. Bull. ― 1986. ― Vol. 65, № 4. ― P. 673‒678.

2. А. с. 1128533. Способ получения электропроводящей керамики / А. Е. Соловьева, 1984.

3. Борисова, Н. В. Параметры высокотемпературного топливного элемента с мембраной, изготовленной из наноразмерного прекурсора / Н. В. Борисова, В. Г. Конаков, Н. Н. Новик // Новые огнеупоры. ― 2014. ― № 2. ― С. 35‒39.

4. А. с. 1374706. Способ получения электропроводящей керамики на основе оксида индия / А. Е. Соловьева, 1987.

5. Пасынков, В. В. Полупроводниковые приборы / В. В. Пасынков, Л. К. Чиркин. ― М. : Высшая школа, 1987. ― 479 с.

6. Громов, В. Ф. Сенсорные свойства наноструктурированных систем на основе оксида индия, содержащих Co3O4 или ZrO2 / В. Ф. Громов, Г. Н. Герасимов, Т. В. Большова [и др.] // Журнал химической физики. ― 2018. ― Т. 37, № 1. ― С. 76‒82.

7. Герасимов, Г. Н. Сенсорные свойства наноструктурированных систем на основе In2O3‒СеО2 при детектировании газов-восстановителей / Г. Н. Герасимов, В. Ф. Громов, Л. И. Трахтенберг [и др.] // Журнал физической химии. ― 2014. ― Т. 88, № 3. ― С. 495‒501.

8. Соловьева, А. Е. Свойства поликристаллического оксида индия на воздухе и в вакууме / А. Е. Соловьева, В. А. Жданов, В. Л. Марков, Р. Р. Швангирадзе // Неорганические материалы. Изв. АН СССР. ― 1982. ― Т. 18, № 5. ― С. 825‒828.

9. Соловьева, А. Е. Образование шнура проводимости и пробоя в поликристаллическом оксиде индия / А. Е. Соловьева // Физика и техника полупроводников. ― 1992. ― Т. 26, № 3. ― С. 408‒412.

10. Gauckler, L. J. Ionic and electronic conductivity of homogeneous and heterogeneous materials in the system ZrO2‒In2O3 / L. J. Gauckler, K. Sasaki // Solid State Ionics. ― 1995. ― Vol. 75. ― P. 203‒210.

11. Соловьева, А. Е. Твердые растворы в системе In2O3‒ ZrO2 / А. Е. Соловьева, В. А. Жданов // Неорганические материалы. Изв. АН СССР. ― 1982. ― Т. 18, № 4. ― С. 640‒642.

12. Solovyeva, A. E. Modeling of the mechanism of influence of the defect structure in a polycrystalline scandium oxide on the properties of the thermal and electrical effects in vacuum / A. E. Solovyeva // Nonmaterials: Аpplication and Рroperties. ― 2013. ― Vol. 2, № 4. ― 04NAESP 16 (4 pp).

13. Соловьева, А. Е. Изучение кристаллической структуры и электрофизических свойств поликристаллического оксида иттрия при нагреве в вакууме / А. Е. Соловьева // Успехи прикладной физики. ― 2019. ― Т. 7, № 2. ― С. 177‒187.

14. Глушкова, В. Б. Диоксид гафния и его соединения с оксидами редкоземельных элементов / В. Б. Глушкова, М. В. Кравчинская, А. К. Кузнецов, П. А. Тихонов. ― Л. : Наука, 1984. ― 176 с.

15. Сухаревский, Б. Я. Твердые растворы замещениявнедрения-вычитания в координационных кристаллах / Б. Я. Сухаревский, А. М. Гавриш, А. Е. Соловьева // Кристаллография. ― 1980. ― Т. 25, вып. 4. ― С. 755‒764.

16. Соловьева, А. Е. О некоторых физических свойствах чистой и легированной добавками SnO2, HfO2, ZrO2 окиси индия / А. Е. Соловьева, В. А. Жданов // Теплофизика высоких температур. ― 1985. ― Т. ХХI, № 3. ― С. 609‒611.

17. Sasaki, K. Electronic conductivity in Ln2O3 in solid solution with ZrO2 / K. Sasaki, H. P. Seifert, L. J. Gauckler // J. Electrochemical. ― 1994. ― Vol. 141, № 10. ― P. 2759‒2768.

18. Попов, В. П. Электропроводность и термодинамика восстановления оксида индия и твердых растворов на его основе / В. П. Попов, Л. В. Морозова // Журнал неорганической химии. ― 1995. ― Т. 40, № 1. ― С. 37‒41.

19. Solov'eva, A. E. Formation of сubic modification oxides with type C BCC lattice in polycrystalline dioxides of hafnium, zirconium, and cerium upon heating / A. E. Solov'eva // Refract. Ind. Ceram. ― 2021. ― Vol. 62, № 2. ― Р. 175‒184.

20. Соловьева, А. Е. Образование оксидов кубической модификации с ОЦК-решеткой типа С в поликристаллических диоксидах гафния, циркония и церия при нагреве / А. Е. Соловьева // Новые огнеупоры. ― 2021. ― № 3. ― С. 48‒58.

21. Уэрт, Ч. Физика твердого тела / Ч. Уэрт, Р. Томсон. ― М. : Мир, 1969. ― 198 c.

Supplementary files

For citation: Solovyeva A.E. Solid solutions based on In2O3 with additions of ZrO2 ― changes in their structural and electro physical properties. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2022;1(7):48-54. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2022-7-48-54

Refbacks

There are currently no refbacks.

ISSN 1683-4518 (Print)

Username
Password