Діелектричні та електропровідні властивості сполук типу A^IILnnB^IIInO3n+1 (A^II = Sr, Ba, Ln = La, Eu, B^III = Sc, In, n = 1, 2) з шаруватою структурою
Методом імпедансної спектроскопії досліджено температурні та частотні залежності електропровідності і діелектричної проникності кераміки сполук типу A^IILnnB^IIInO3n+1 (A^II = Sr, Ba, Ln = La, Eu, B^III = Sc, In, n = 1, 2) з шаруватою перовськітоподібною структурою (ШПС). Встановлено наявність аном...
Збережено в:
| Дата: | 2017 |
|---|---|
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2017
|
| Назва видання: | Доповіді НАН України |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/126338 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Діелектричні та електропровідні властивості сполук типу A^IILnnB^IIInO3n+1 (A^II = Sr, Ba, Ln = La, Eu, B^III = Sc, In, n = 1, 2) з шаруватою структурою / Ю.О. Тітов, М.С. Слободяник, Р.М. Кузьмін, Я.А. Краєвська, В.В. Чумак // Доповіді Національної академії наук України. — 2017. — № 1. — С. 74-81. — Бібліогр.: 11 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-126338 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1263382017-11-21T03:02:36Z Діелектричні та електропровідні властивості сполук типу A^IILnnB^IIInO3n+1 (A^II = Sr, Ba, Ln = La, Eu, B^III = Sc, In, n = 1, 2) з шаруватою структурою Тітов, Ю.О. Слободяник, М.С. Кузьмін, Р.М. Краєвська, Я.А. Чумак, В.В. Хімія Методом імпедансної спектроскопії досліджено температурні та частотні залежності електропровідності і діелектричної проникності кераміки сполук типу A^IILnnB^IIInO3n+1 (A^II = Sr, Ba, Ln = La, Eu, B^III = Sc, In, n = 1, 2) з шаруватою перовськітоподібною структурою (ШПС). Встановлено наявність аномальних відхилень на кривих цих залежностей для індатів BaLaInO₄, SrLaInO₄ та скандату SrEuScO₄ в температурних інтервалах 638—738 К, 500—700 К, 725—800 К відповідно, обумовлених, очевидно, структурними змінами в їх одношаровій ШПС. Методом импедансной спектроскопии исследованы температурные и частотные зависимости электропроводности и диэлектрической проницаемости керамики соединений типа A^IILnnB^IIInO3n+1 (A^II = Sr, Ba, Ln = La, Eu, B^III = Sc, In, n = 1, 2) со слоистой перовскитоподобной структурой (СПС). Установлено наличие аномальных отклонений на кривых этих зависимостей для индатов BaLaInO₄, SrLaInO₄ и скандата SrEuScO₄ в температурных интервалах 638—738 К, 500—700 К, 725—800 К соответственно, обусловленных, очевидно, структурными изменениями в их однослойной СПС. With the use of the impedance spectroscopy method, the temperature and frequency dependences of the electroconductivity and the dielectric capacitivity of ceramics of A^IILnnB^IIInO3n+1-type compounds (AII = Sr, Ba, Ln = La, Eu, B^III = Sc, In, n = 1, 2) with layered perovskite-like structure (LPS) have been investigated. Anomalous deviations on the curves of these dependences within the temperature intervals 638—738 К, 500—700 К, and 725—800 К, accordingly, for BaLaInO₄, SrLaInO₄ indates and SrEuScO₄ scandate, that are obviously caused by structural changes in their monolayer LPS, have been established. 2017 Article Діелектричні та електропровідні властивості сполук типу A^IILnnB^IIInO3n+1 (A^II = Sr, Ba, Ln = La, Eu, B^III = Sc, In, n = 1, 2) з шаруватою структурою / Ю.О. Тітов, М.С. Слободяник, Р.М. Кузьмін, Я.А. Краєвська, В.В. Чумак // Доповіді Національної академії наук України. — 2017. — № 1. — С. 74-81. — Бібліогр.: 11 назв. — укр. 1025-6415 DOI: doi.org/10.15407/dopovidi2017.01.074 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/126338 537.312 uk Доповіді НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Хімія Хімія |
| spellingShingle |
Хімія Хімія Тітов, Ю.О. Слободяник, М.С. Кузьмін, Р.М. Краєвська, Я.А. Чумак, В.В. Діелектричні та електропровідні властивості сполук типу A^IILnnB^IIInO3n+1 (A^II = Sr, Ba, Ln = La, Eu, B^III = Sc, In, n = 1, 2) з шаруватою структурою Доповіді НАН України |
| description |
Методом імпедансної спектроскопії досліджено температурні та частотні залежності електропровідності і діелектричної проникності кераміки сполук типу A^IILnnB^IIInO3n+1
(A^II = Sr, Ba, Ln = La, Eu, B^III = Sc, In, n = 1, 2) з шаруватою перовськітоподібною структурою (ШПС). Встановлено наявність аномальних відхилень на кривих цих залежностей для індатів BaLaInO₄, SrLaInO₄ та скандату SrEuScO₄ в температурних інтервалах 638—738 К, 500—700 К, 725—800 К відповідно, обумовлених, очевидно, структурними змінами в їх одношаровій ШПС. |
| format |
Article |
| author |
Тітов, Ю.О. Слободяник, М.С. Кузьмін, Р.М. Краєвська, Я.А. Чумак, В.В. |
| author_facet |
Тітов, Ю.О. Слободяник, М.С. Кузьмін, Р.М. Краєвська, Я.А. Чумак, В.В. |
| author_sort |
Тітов, Ю.О. |
| title |
Діелектричні та електропровідні властивості сполук типу A^IILnnB^IIInO3n+1 (A^II = Sr, Ba, Ln = La, Eu, B^III = Sc, In, n = 1, 2) з шаруватою структурою |
| title_short |
Діелектричні та електропровідні властивості сполук типу A^IILnnB^IIInO3n+1 (A^II = Sr, Ba, Ln = La, Eu, B^III = Sc, In, n = 1, 2) з шаруватою структурою |
| title_full |
Діелектричні та електропровідні властивості сполук типу A^IILnnB^IIInO3n+1 (A^II = Sr, Ba, Ln = La, Eu, B^III = Sc, In, n = 1, 2) з шаруватою структурою |
| title_fullStr |
Діелектричні та електропровідні властивості сполук типу A^IILnnB^IIInO3n+1 (A^II = Sr, Ba, Ln = La, Eu, B^III = Sc, In, n = 1, 2) з шаруватою структурою |
| title_full_unstemmed |
Діелектричні та електропровідні властивості сполук типу A^IILnnB^IIInO3n+1 (A^II = Sr, Ba, Ln = La, Eu, B^III = Sc, In, n = 1, 2) з шаруватою структурою |
| title_sort |
діелектричні та електропровідні властивості сполук типу a^iilnnb^iiino3n+1 (a^ii = sr, ba, ln = la, eu, b^iii = sc, in, n = 1, 2) з шаруватою структурою |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| publishDate |
2017 |
| topic_facet |
Хімія |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/126338 |
| citation_txt |
Діелектричні та електропровідні властивості сполук типу A^IILnnB^IIInO3n+1 (A^II = Sr, Ba, Ln = La, Eu, B^III = Sc, In, n = 1, 2) з шаруватою структурою / Ю.О. Тітов, М.С. Слободяник, Р.М. Кузьмін, Я.А. Краєвська, В.В. Чумак // Доповіді Національної академії наук України. — 2017. — № 1. — С. 74-81. — Бібліогр.: 11 назв. — укр. |
| series |
Доповіді НАН України |
| work_keys_str_mv |
AT títovûo díelektričnítaelektroprovídnívlastivostíspoluktipuaiilnnbiiino3n1aiisrbalnlaeubiiiscinn12zšaruvatoûstrukturoû AT slobodânikms díelektričnítaelektroprovídnívlastivostíspoluktipuaiilnnbiiino3n1aiisrbalnlaeubiiiscinn12zšaruvatoûstrukturoû AT kuzʹmínrm díelektričnítaelektroprovídnívlastivostíspoluktipuaiilnnbiiino3n1aiisrbalnlaeubiiiscinn12zšaruvatoûstrukturoû AT kraêvsʹkaâa díelektričnítaelektroprovídnívlastivostíspoluktipuaiilnnbiiino3n1aiisrbalnlaeubiiiscinn12zšaruvatoûstrukturoû AT čumakvv díelektričnítaelektroprovídnívlastivostíspoluktipuaiilnnbiiino3n1aiisrbalnlaeubiiiscinn12zšaruvatoûstrukturoû |
| first_indexed |
2025-07-09T04:48:19Z |
| last_indexed |
2025-07-09T04:48:19Z |
| _version_ |
1837143428668850176 |
| fulltext |
74 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. acad. nauk Ukr. 2017. № 1
ОПОВІДІ
НАЦІОНАЛЬНОЇ
АКАДЕМІЇ НАУК
УКРАЇНИ
ХІМІЯ
doi: https://doi.org/10.15407/dopovidi2017.01.074
УДК 537.312
Ю.О. Тітов 1, М.С. Слободяник 1, Р.М. Кузьмін 1,
Я.А. Краєвська 2, В.В. Чумак 3
1 Київський національний університет ім. Тараса Шевченка
2 Національний медичний університет ім. О.О. Богомольця, Київ
3 Житомирський державний університет ім. Івана Франка
E-mail: tit@univ.kiev.ua
Діелектричні та електропровідні
властивості сполук типу AIILnnBIII
nO3n+1
(AII = Sr, Ba, Ln = La, Eu, BIII = Sc, In, n = 1, 2)
з шаруватою структурою
Представлено членом-кореспондентом НАН України М.С. Слободяник
Методом імпедансної спектроскопії досліджено температурні та частотні залежності електропровіднос-
ті і діелектричної проникності кераміки сполук типу AIILnnBIII
nO3n+1 (AII = Sr, Ba, Ln = La, Eu, BIII = Sc, In,
n = 1, 2) з шаруватою перовськітоподібною структурою (ШПС). Встановлено наявність аномальних від-
хилень на кривих цих залежностей для індатів BaLaInO4, SrLaInO4 та скандату SrEuScO4 в температурних
інтервалах 638—738 К, 500—700 К, 725—800 К відповідно, обумовлених, очевидно, структурними змінами в
їх одношаровій ШПС.
Ключові слова: імпедансна спектроскопія, шарувата структура, електропровідність, діелектрична про-
никність.
Особливості будови шаруватої перовськітоподібної структури (ШПС) сполук типу
An+1BnO3n+1 зумовлюють наявність у них комплексу цінних фізико-хімічних властивостей,
який включає електропровідні, сегнетоелектричні і іонообмінні властивості, значний магні-
тоопір, надпровідність, фотокаталіз тощо [1—5]. Беззаперечний інтерес становлять сполуки
типу An+1BnO3n+1 зі значною розмірною невідповідністю А- і В-підграток їх ШПС, оскільки
властивості оксидних функціональних матеріалів значною мірою обумовлені деформацією
їх кристалічних ґраток. Зокрема, до їх числа належать скандати та індати загального складу
AIILnnBIII
nO3n+1 [4—9], в А-позиції ШПС яких знаходяться катіони лужноземельних мета-
лів та РЗЕ, а у В-позиції ШПС розташовані великі катіони Sc3+ або In3+.
Основою ШПС сполук AIILnnBIII
nO3n+1 є двовимірні перовськітоподібні блоки зав-
товшки в один (n = 1) або два (n = 2) шари деформованих та зв’язаних вершинами окта-
едрів BIIIO6 [6—10]. Безпосередній зв’язок між октаедрами сусідніх блоків відсутній.
© Ю.О. Тітов, М.С. Слободяник, Р.М. Кузьмін, Я.А. Краєвська, В.В. Чумак, 2017
75ISSN 1025-6415. Доп. НАН України. 2017. № 1
Діелектричні та електропровідні властивості сполук типу AIILnnBIII
nO3n+1 ...
Блоки розділені шаром поліедрів (AII,Ln)О9 і утримуються разом за допомогою зв’язків
—O—(AII,Ln)—O—. У ШПС SrLn2Sc2O7 розподіл атомів Sr та Ln змінюється від частково
упорядкованого в ШПС SrLа2Sc2O7 із переважною локалізацією атомів Sr у внутрішньо-
блочних кубооктаедричних пустотах блока до повністю упорядкованого в ШПС SrEu2Sc2O7
з локалізацією атомів Sr лише всередині блока, а атомів Eu лише у зовнішньоблочних по-
ліедрах EuO9 [8].
Дослідження властивостей одношарових SrLnScO4 (Ln = La — Sm) і двошарового
SrLa2Sc2O7 показало наявність аномалій на температурних залежностях їх електрофізич-
них [9] та кристалографічних [10] характеристик. Існування цих аномалій, згідно з даними
робіт [9, 10], обумовлено структурними факторами, зокрема зміною при ∼570 К характеру
залежності ступеня ромбічності ШПС SrLnScO4 від температури на протилежну та зміною
типу ґратки ШПС з ромбічної на тетрагональну (пр. гр. I4/mmm) при ∼1170 К (La) і 1270 K
(Pr).
У даній роботі наведені результати досліджень температурних та частотних залеж-
ностей діелектричних та електропровідних властивостей одношарових індатів SrLaInO4,
BaLaInO4, одно- і двошарового скандатів SrEuScO4 і SrEu2Sc2O7, а також (як об’єктів по-
рівняння) шаруватих скандатів SrLaScO4 та SrLa2Sc2O7.
Полікристалічні зразки AIILnnBIII
nO3n+1 (A = Ba, Sr, Ln = La, Eu, BIII = Sc, In) одержува-
ли шляхом термообробки спільнозакристалізованих солей металів як описано в [6—8]. Як
вихідні використовували водні розчини нітратів стронцію, РЗЕ, скандію, індію та ацетату
барію марок «хч».
Рентгенівські дифракційні спектри записані на дифрактометрі ДРОН-3 (швидкість
зйомки 1 град/хв) на мідному фільтрованому випромінюванні.
Дослідження діелектричних та електропровідних властивостей синтезованих зразків
проведено методом імпедансної спектроскопії на керамічних таблетках (∅ = 10 мм, h = 1—
2 мм), виготовлених методом холодного пресування (Р = 3 ⋅ 108 Па) з наступним спіканням
при 1570—1670 К. Величина гідростатичної густини отриманої кераміки становила 0,8—
0,9 dрентг. На поверхню таблеток за допомогою пасти аквадаг були нанесені графітові
електроди. У використаній методиці проводилося пряме експериментальне визначення
модуля комплексного імпедансу │Z│ та кута фазового зсуву φ (застосовано осцилоскопічний
метод безпосереднього вимірювання [11]) в температурному інтервалі 496—793 К за
допомогою двопроменевого осцилографа.
Кристалографічні дані сполук типу AIILnnBIII
nO3n+1
Сполука
Число (n) шарів
октаедрів BIIIO6 у блоці
Просторова
група
Періоди кристалічної ґратки, нм
BaLaInO4 1 Pbca a = 1,2935(2), b = 0,5912(1), c = 0,5900(1)
SrLaInO4 1 Pbca a = 1,2596(2), b = 0,5876(4), c = 0,5842(3)
SrLaScO4 1 Abma a = 0,5763(3), b = 0,5750(2), c = 1,2467(2)
SrEuScO4 1 Fmmm а = 0,5705(1), b = 0,5735(2), c = 1,2290(4)
SrLa2Sc2O7 2 Fmmm a = 0,5775(1), b = 0,5740(2), c = 2,0540(5)
SrEu2Sc2O7 2 Fmmm a = 0,5722(2), b = 0,5719(2), c = 1,9982(2)
76 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. acad. nauk Ukr. 2017. № 1
Ю.О. Тітов, М.С. Слободяник, Р.М. Кузьмін, Я.А. Краєвська, В.В. Чумак
Результати рентгенівського дослідження синтезованих зразків зведено в таблиці. Їх
кристалографічні дані відповідають наведеним у роботах [6—10].
На рис. 1, а показані частотні залежності модуля комплексного імпедансу │Z│ від час-
тоти ν для зразків BaLaInO4 при температурах 496, 543, 589, 638, 695, 738 і 780 К. З наве-
дених графіків видно, що значення │Z│ мають відносно слабку залежність від ν у низько-
частотній області. При досягненні деякого критичного значення ν, величина якого зростає
з підвищенням температури, частотна залежність │Z│ різко посилюється. Температурна
залежність │Z│ зі збільшенням частоти послаблюється, що знаходиться у відповідності з
відомими даними для іонної провідності, а також електронної провідності у невпорядкова-
них структурах.
Частотні залежності величини питомої електропровідності σ′ BaLaInO4 (див. рис. 1, б)
розраховані з експериментальних даних для │Z│ і φ. Як і у випадку │Z│, найбільш сильна
частотна залежність спостерігається при низькій температурі. Так, для BaLaInO4 при Т =
= 496 К зміна питомої електропровідності по всьому частотному діапазону перевищує п’ять
порядків її величини, а при Т = 780 К — тільки два порядки. З іншого боку, при низьких
значеннях частоти (ν = 1 Гц) зміна σ′ з температурою максимальна, а при ν = 3 · 107 Гц — мі-
німальна. Як і у випадку комплексного імпедансу, температурна залежність спектрів макси-
мальна в низькочастотному діапазоні, а у високочастотному графіки практично зливаються.
Частота, при якій функція σ′ = f(ν) перестає залежати від температури, знаходиться за ме-
жами доступної нам експериментальної області.
Аналіз частотних спектрів дійсної компоненти діелектричної проникності зразків
BaLaInO4 показав зменшення величини ε′ зі збільшенням ν. Зокрема, в діапазоні частот від
1 Гц до 3 · 107 Гц величина ε′ зменшується більше ніж на чотири порядки при 780 К, а при
496 К ця зміна становить дещо більше, ніж один порядок величини ε′. При фіксованому зна-
ченні температури найбільш сильно (приблизно на 3 порядки) значення ε′ відрізняються в
області низьких частот і зближуються у високочастотній області.
Рис. 1. Частотні спектри модулів комплексного імпедансу │Z│ (а) і питомої електропровідності σ′ зраз-
ків BaLaInO4 (б) (■ — 496 K, • — 543 K, ▲ — 589 K, ▼ — 638 K, ♦ — 695 K, ◄ — 738 K, ► — 780 K) та за-
лежність величини питомої електропровідності зразка BaLaInO4 на постійному струмі σdc від оберненої
температури (в)
77ISSN 1025-6415. Доп. НАН України. 2017. № 1
Діелектричні та електропровідні властивості сполук типу AIILnnBIII
nO3n+1 ...
Температурна залежність питомої електропровідності зерен зразка BaLaInO4 на постій-
ному струмі σdc наведена на рис. 1, в. При Т < 638 К вона лінійна (значення енергії актива-
ції питомої електропровідності Еа становить 1,1 еВ), а в інтервалі температур 638—738 K
спостерігається особливість — зменшення кута нахилу залежності σdc = f(1000/T). При Т >
> 738 K кут нахилу залежності збільшується. В принципі цей ефект видно вже на рис. 1,
а — криві частотної залежності модуля комплексного імпедансу, які відповідають цьому діа-
пазону температур, зливаються. Значення σdc встановлені для об’єму мікрокристалітів, тому
вплив міжфазних границь можна виключити.
Аналіз еволюції залежностей ε′ = f(1000/T) зразка BaLaInO4 при зміні частоти зонду-
ючого синусоїдального сигналу показав, що в діапазоні частот 1—10 Гц чітко проявляється
відносно невеликий максимум при Т = 695 К. У діапазоні частот 100—105 Гц він поступово
вироджується в горизонтальну ділянку (рис. 2). Надалі зі зростанням частоти в спектрі ді-
електричної проникності з’являється провал, який починається при температурі 638 К. По-
ложення мінімуму ε′ відповідає температурі 695 К, тобто він знаходиться там, де і низькочас-
тотний максимум. Причому чим вища частота, тим більша відносна глибина цього провалу.
При максимальній частоті, що дорівнює 3 · 107 Гц, він становить вже 50 % значення порогу,
від якого розпочинається провал. На цій частоті діелектрична проникність вже практично
не залежить від температури в низькотемпературній області, а після проходження провалу
навіть понижується з температурою. Характерно, що температура 638 К відповідає точці
початку особливості в поведінці температурної залежності величини питомої електропро-
відності на постійному струмі σdc, а точка 695 К відповідає центру температурного інтервалу
цієї особливості.
Дослідження електрофізичних характеристик синтезованого нами із шихти спільноза-
кристалізованих нітратів одношарового SrLaScO4 показало, що на температурних залеж-
ностях дійсної компоненти діелектричної проникності ε′ (ν = 1—5 ⋅ 104 Гц), тангенса кута
діелектричних втрат tgδ та питомої електропровідності σ′ в інтервалі температур 570—
670 К спостерігаються як діелектричні аномалії (рис. 3, а), так і відхилення від плавного
ходу кривих питомої електропровідності. Одержані дані корелюють з даними роботи [10]
Рис. 2. Залежності величини дійсної компоненти діелектричної
проникності ε′ зразка BaLaInO4 від оберненої температури при
різних значеннях частоти
78 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. acad. nauk Ukr. 2017. № 1
Ю.О. Тітов, М.С. Слободяник, Р.М. Кузьмін, Я.А. Краєвська, В.В. Чумак
про зміну при ∼570 К характеру температурної залежності ступеня ромбічної деформації
кристалічних ґраток SrLnScO4 (Ln = La — Sm) (див. рис. 3, б).
Аналіз визначених за даними імпедансної спектроскопії температурних залежностей
дійсної компоненти діелектричної проникності ε′ і питомої електропровідності σ′ кераміч-
них зразків одношарових SrEuScO4 та SrLaInO4 свідчить про наявність відхилень від плав-
ного поступового зростання значень ε′ та σ′ з підвищенням температури (рис. 4).
Так, на кривій залежності ε′ = f(T) (ν = 5 ⋅ 104 Гц) кераміки SrEuScO4 спостерігається
горизонтальна ділянка в інтервалі температур 725 — 800 К. Її температурний діапазон коре-
лює з діапазоном горизонтальної ділянки (750—800 К) на кривій температурної залежності
σ′ SrEuScO4 (див. рис. 4, а). На температурних залежностях σ′ та ε′ (ν = 105 Гц) керамічних
зразків SrLaInO4 також спостерігаються перегини, температурні діапазони яких добре збі-
гаються між собою і розташовані в інтервалі від 500 до ∼700 К (див. рис. 4, б).
Рис. 3. Температурні залежності величин тангенса кута діелектричних втрат tgδ (1) і дійсної компоненти
діелектричної проникності ε′ (2) зразка SrLaScO4 на частоті 104 Гц (а) та відношень періодів орторомбіч-
ної ґратки b/a в ШПС SrLnScO4 (1 — SrLaScO4, 2 — SrPrScO4, 3 — SrNdScO4, 4 — SrSmScO4) [10] (б)
Рис. 4. Температурні залежності величин дійсної компоненти діелектричної проникності ε′ (1) та питомої
електропровідності σ′ (2) зразка SrEuScO4 (а) та залежності величин σ′ (1) і ε′ (2) зразка SrLaInO4 від
оберненої температури (б)
79ISSN 1025-6415. Доп. НАН України. 2017. № 1
Діелектричні та електропровідні властивості сполук типу AIILnnBIII
nO3n+1 ...
Зіставлення кристалічних структур сполук складу AIILnBIIIO4 (AII = Sr,Ba, Ln =
= La — Eu, BIII = Sc, In) [ 6, 7, 9, 10] показало подібність будови одношарових ШПС скан-
датів SrLnScO4 (Ln = La — Sm) та індатів BaLaInO4 і SrLaInO4. Орторомбічна природа їх
ШПС обумовлена взаємним нахилом зв’язаних вершинами октаедрів BIIIO6 у перовськіто-
подібному шарі. Зокрема, величини кута зв’язків Sc—O—Sc, які сполучають октаедри ScO6
в одношаровій ШПС SrLnScO4, знаходяться в межах 170—163° [10], а відповідні значення
кутів In—O—In в ШПС SrLnInO4 та BaLaInO4 дорівнюють 156° та 154° відповідно [6]. Чи-
сельні значення ступеня орторомбічності елементарних комірок (величин співвідношення
b/a (SrLnScO4) та c/b (BaLaInO4, SrLaInO4)) цих сполук також дуже близькі: 0,9980—0,9928
для SrLnScO4 [10], 0,9990 для BaLaInO4 і 0,9941 для SrLaInO4 [6].
Це дає підстави для припущення про подібність термічної поведінки ШПС BaLaInO4,
SrLaInO4 та SrLnScO4 (Ln = La — Sm), а природа аномалій на графіках залежностей (ε′, σ′,
tgδ) = f(Т) BaLaInO4 і SrLaInO4 обумовлена, очевидно (аналогічно SrLnScO4 [10]) зміною
характеру температурної залежності ступеня ромбічності ШПС BaLaInO4 і SrLaInO4 при
638—738 К та 500—700 К відповідно.
Орторомбічна деформація ШПС SrEuScO4 відрізняється від такої в ШПС SrLnScO4
(Ln = La — Sm), оскільки в просторовій групі Fmmm величина кута зв’язку Sc—O—Sc ста-
новить 180°. Очевидно, саме цим обумовлена відмінність значень температурного інтервалу
аномалій на графіках залежностей (ε′, σ′) = f(Т) для SrEuScO4 (725—800 К) від таких для
решти SrLnScO4 (∼570 К).
Виміряні на частоті ν = 5 ⋅ 104 Гц величини дійсної компоненти діелектричної проник-
ності ε′, питомої електропровідності σ′ та тангенса кута діелектричних втрат tgδ керамічних
зразків двошарових SrLa2Sc2O7 і SrEu2Sc2O7 незначно поступово збільшуються до темпера-
тур ∼600—700 К, а їх різке зростання спостерігається лише при Т > 700 К, однак у дослідже-
ному інтервалі температур (до 870 К) на залежностях (ε′, σ′, tgδ) = f(Т) відсутні характерні
максимуми та перегини, які можна було б ототожнити з фазовим переходом.
Таким чином, проведені нами дослідження виявили ряд аномальних відхилень на кри-
вих температурних і частотних залежностей електропровідності та діелектричної проник-
ності скандатів і індатів складу BaLaInO4, SrEuScO4 та SrLaInO4 в температурних інтерва-
лах 638—738 К, 725—800 К і 500—700 К відповідно, які, очевидно, обумовлені структурними
змінами в одношаровій ШПС цих сполук, аналогічно таким у ШПС SrLnScO4 [10].
ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
1. Александров К.С., Безносиков Б.В. Перовскиты. Настоящее и будущее. — Новосибирск: Изд-во СО РАН,
2004. — 231 с.
2. Schaak R.E., Mallouk T.E. Perovskites by design: a toolbox of solid-state reactions // Chem. Mater. — 2002. —
14, N 4. — P. 1455—1471.
3. Zhen Y.S., Goodenough J.B. Oxygen - ion conductivity in Ba8In6O17 // Mater. Res. Bull. — 1990. — 25, № 6. —
P. 785—790.
4. Kato S., Ogasawara M., Sugai M., Nakata S. Synthesis and oxide ion conductivity of new layered perovskite
La1-xSr1+xInO4-d // Solid State Ionics. — 2002. — 149. — P. 53—57.
5. Kim I. S., Nakamura T., Itoh M. Humidity sensing effects of the layered oxides SrO·(LaScO3)n (n = 1,2, ∞) //
J. Ceram. Soc. Jap. — 1993. — 101, № 7. — P. 779—782.
6. Тітов Ю.О., Білявина Н.М., Марків В.Я., Слободяник М.С., Краєвська Я.А. Синтез і кристалічна структура
BaLaInO4 та SrLnInO4 (Ln = La, Pr) // Доп. НАН України. — 2009. — № 10. — C. 160—166.
80 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. acad. nauk Ukr. 2017. № 1
Ю.О. Тітов, М.С. Слободяник, Р.М. Кузьмін, Я.А. Краєвська, В.В. Чумак
7. Тітов Ю.О., Білявина Н.М., Марків В.Я., Слободяник М.С., Краєвська Я.А., Ящук В.П. Синтез та криста-
лічна структура SrEuScO4 // Доп. НАН України. — 2009. — № 4. — C. 158—163.
8. Тітов Ю.О., Білявина Н.М., Марків В.Я., Слободяник М.С., Краєвська Я.А., Чумак В.В. Синтез та криста-
лічна структура шаруватих скандатів SrLn2Sc2O7 // Доп. НАН України. — 2009. — № 3. — C. 155—
161.
9. Kim I.S., Kawaji H., Itoh M., Nakamura T. Structural and dielectric studies on the new series of layered com-
pounds, strontium lanthanum scandium oxides // Mater. Res. Bull. — 1992. — 27, № 10. — P. 1193—1203.
10. Patel R., Simon C., Weller M.T. LnSrScO4 (Ln = La, Ce, Pr, Nd and Sm) systems and structure correlations for
A2BO4 (K2NiF4) structure types // J. Solid State Chem. — 2007. — 180. — P. 349—359.
11. Impedance spectroscopy: theory, experiment, and applications / Ed. by E. Barsoukov, J.R. Macdonald. —
Hoboken, New Jersey: Wiley, 2005. — 606 p.
Надійшло до редакції 05.07.2016
REFERENCES
1. Alexandrov K.S., Beznosikov B.V. Perovskites. The present and future, Novosibirsk: Izd. SO RAN, 2004 (in
Russian).
2. Schaak R.E., Mallouk T.E. Chem. Mater., 2002, 14, No 4: 1455—1471.
3. Zhen Y.S., Goodenough J.B. Mater. Res. Bull., 1990, 25, No 6: 785—790.
4. Kato S., Ogasawara M., Sugai M., Nakata S. Solіd State Ionics, 2002, 149: 53—57.
5. Kim I. S., Nakamura T., Itoh M. J. Ceram. Soc. Jap., 1993, 101, No 7: 779—782.
6. Titov Yu.A., Belyavina N.M., Markiv V.Ya., Slobodyanik M.S., Krayevska Ya.А. Dopov. NAN Ukraine, 2009, No
10: 160—166 (in Ukrainian).
7. Titov Yu.A., Belyavina N.M., Markiv V.Ya., Slobodyanik M.S., Krayevska Ya.А., Yaschuk V.P. Dopov. NAN
Ukraine, 2009, No 4: 158—163 (in Ukrainian).
8. Titov Yu.A., Belyavina N.M., Markiv V.Ya., Slobodyanik M.S., Krayevska Ya.А., Chumak V.V. Dopov. NAN
Ukraine, 2009, No 3: 155—161 (in Ukrainian).
9. Kim I. S., Kawaji H., Itoh M., Nakamura T. Mater. Res. Bull., 1992, 27, No 10: 1193—1203.
10. Patel R., Simon C., Weller M.T. J. Solid State Chem., 2007, 180: 349—359.
11. Barsoukov E., Macdonald J.R., Eds. Impedance spectroscopy theory, experiment, and applications, Hoboken,
New Jersey: Wiley, 2005.
Received 05.07.2016
Ю.А. Титов 1, Н.С. Слободяник 1, Р.Н. Кузьмин 1,
Я.А. Краевская 2, В.В. Чумак 3
1 Киевский национальный университет им. Тараса Шевченко
2 Национальный медицинский университет им. A.A. Богомольца, Киев
3 Житомирский государственный университет им. Ивана Франко
E-mail: tit@univ.kiev.ua
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫЕ
СВОЙСТВА СОЕДИНЕНИЙ ТИПА AIILnnBIII
nO3n+1
(AII = Sr, Ba, Ln = La, Eu, BIII = Sc, In, n = 1, 2)
СО СЛОИСТОЙ СТРУКТУРОЙ
Методом импедансной спектроскопии исследованы температурные и частотные зависимости электропро-
водности и диэлектрической проницаемости керамики соединений типа AIILnnBIII
nO3n+1 (AII = Sr, Ba,
Ln = La, Eu, BIII = Sc, In, n = 1, 2) со слоистой перовскитоподобной структурой (СПС). Установлено на-
личие аномальных отклонений на кривых этих зависимостей для индатов BaLaInO4, SrLaInO4 и скандата
SrEuScO4 в температурных интервалах 638—738 К, 500—700 К, 725—800 К соответственно, обусловлен-
ных, очевидно, структурными изменениями в их однослойной СПС.
Ключевые слова: импедансная спектроскопия, слоистая структура, электропроводность, диэлектриче-
ская проницаемость.
81ISSN 1025-6415. Доп. НАН України. 2017. № 1
Діелектричні та електропровідні властивості сполук типу AIILnnBIII
nO3n+1 ...
Yu.A. Titov 1, M.S. Slobodyanik 1, R.N. Kuzmin 1,
Ya.А. Krayevska 2, V.V. Chumak 3
1 Taras Shevchenko National University of Kiev
2 Bogomolets National Medical University, Kiev
3 Ivan Franko State University of Zhytomyr
E-mail: tit@univ.kiev.ua
DIELECTRIC AND ELECTROCONDUCTIVE
PROPERTIES OF AIILnnBIII
nO3n+1 — TYPE COMPOUNDS
(AII = Sr, Ba, Ln = La, Eu, BIII = Sc, In, n = 1, 2)
WITH LAYERED STRUCTURE
With the use of the impedance spectroscopy method, the temperature and frequency dependences of the electro-
conductivity and the dielectric capacitivity of ceramics of A
IILnnBIII
nO3n+1-type compounds (AII = Sr, Ba,
Ln = La, Eu, BIII = Sc, In, n = 1, 2) with layered perovskite-like structure (LPS) have been investigated. Anoma-
lous deviations on the curves of these dependences within the temperature intervals 638—738 К, 500—700 К, and
725—800 К, accordingly, for BaLaInO4, SrLaInO4 indates and SrEuScO4 scandate, that are obviously caused by
structural changes in their monolayer LPS, have been established.
Keywords: impedance spectroscopy, layered structure, electroconductivity, dielectric permeability.
|