hrvatski

Utjecaj molibdenovog(VI) oksida na strukturu i polaronsku provodnost vanadatno-fosfatnih stakala

Oksidna stakla koja sadrže okside prijelaznih metala (TMO) kao što su V2O5, MoO3, WO3 i Fe2O3 od velikog su znanstvenog interesa zbog svoje potencijalne primjene u fotonici, kao elementi elektroničkih sklopova, senzori plina, itd. Električna vodljivost u ovim staklima posljedica je skokova malih polarona između iona prijelaznih metala u različitim oksidacijskim stanjima te ovisi o količini oksida prijelaznog metala, udjelu iona prijelaznog metala u različitim oksidacijskim stanjima te njihovoj međusobnoj udaljenosti. Među raznim prijelaznim metalnim oksidima koji se mogu ugraditi u oksidna stakla, vanadijev (V) oksid je posebno atraktivan jer sudjeluje u formiranju strukturne mreže stakla i stoga se može dodavati u velikim količinama. Također, zanimljivo je istražiti kako dodatak drugog TMO-a utječe na polaronsku vodljivost u ovim staklima zbog mogućeg prijenosa elektrona preko različitih TM iona, kao i modifikacije strukturne mreže koja može, ali i ne mora, pogodovati transportu polarona. U ovom istraživanju, serija binarnih xV2O5–(100–x)P2O5 stakala sa širokim rasponom sastava od x = 41 do x = 89 mol% i ternarnih (60–x)MoO3–xV2O5–40P2O5 stakala s x = 0-49 mol%, pripremljene su metodom naglog hlađenja taline. Struktura i električna svojstva dobivenih uzoraka stakala ispitana su Ramanovom i impedancijskom spektroskopijom. Udio V4+ iona, V4+/Vtot (binarni sustav), te zbroj iona V4+ i Mo5+, (V4++Mo5+)/(V+Mo)tot (ternarni sustav) određeni su iz temperaturne ovisnosti magnetizacije mjerene SQUID magnetometrom. DC vodljivost stakala u binarnom sustavu raste gotovo linearno s povećanjem V2O5 dostižući najveću vodljivost od 1, 03 × 10-4 (Ω cm)-1 pri 30 °C za staklo s 89 mol% V2O5. Također, povećanje udjela V2O5 uz istovremeno smanjenje udjela MoO3 u ternarnoj seriji stakala uzrokuje snažno povećanje vodljivosti do 40 mol% V2O5 nakon čega slijedi blagi porast za veći sadržaj V2O5. Usporedba stakla iz binarne i ternarne serije s približno istom količinom V2O5 pokazala je nešto veće vrijednosti vodljivosti za stakla s MoO3 što ukazuje na mali, ali evidentan pozitivan utjecaj molibdena na električna svojstva najvjerojatnije putem strukturnih modifikacija fosfatne mreže koje ubrzavaju polaronski transport između vanadijevih iona.

vanadium phosphate glass ; transition metal oxides ; electronic conductivity ; structural properties

nije evidentirano