WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаФізика → Дослідження електронної провідності монокристалів дийодиту свинцю в поляризаційній комірці. - Реферат

Дослідження електронної провідності монокристалів дийодиту свинцю в поляризаційній комірці. - Реферат

пояснюють це відхилення збільшенням частки електронної (діркової) складової провідності порівняно з йонною і частковим шунтуванням йонного струму в процесі вимірювання в ПК. У цьому випадку для визначення використовувалося рівняння, запропоноване Такахасі:
, (14)
де k - поправочний коефіцієнт.
Можна припустити, що k - це константа, яка характеризує частку прикладеної напруги, яка використовується для створення в зразку градієнта хімічного потенціалу іонних струмонесучих дефектів.
У зв'язку з цим визначення в PbJ2 нами проводилося з використанням рівняння (14). Результати обрахунків графіків рисунка 1 подано в табл. 1.
Таблиця 1
Результати аналізу струмопотенціальних залежностей (рис.1) для деяких температур
Т (K) k (ом -1 м -1)
U перегину (В)
364 0,05 1,51 10 - 9 0,82
388 0,09 2,76 10 - 9 0,70
431 0,11 9,1 10 - 9 0,58
460 0,10 1,86 10 - 8 0,75
480 0,08 6,26 10 - 8 0,84
526 0,10 9,93 10 - 8 0,76
З таблиці видно, що в досліджуваному інтервалі температур значення константи k лежить в межах 0,05 - 0,11. У таблиці подано також значення критичних напруг, при яких графіки (рис.1) зменшують свій нахил (U перегину). Критичні напруги в PbJ2 у вказаному діапазоні температур перебувають у межах 0,58-0,84 В, що близько до потенціалу розкладу PbJ2, який можна обчислити за формулою:
, (15)
де - стандартна вільна енергія Гіббса утворення PbJ2 ( = -173,6 кдж/моль 14 ). Можливо також, що значення для монокристалічного і полікристалічного матеріалів будуть відрізнятися.
За результатами визначення із струмопотенціальних залежностей за рівнянням (14) був побудований графік температурної залежності діркової провідності в PbJ2, представлений на рис. 2.
Цей графік, побудований за методом найменших квадратів, являє собою пряму лінію, нахил якої відповідає енергії активації діркової провідності, яка дорівнює 0,47 0,05 еВ.
Для визначення частки діркової складової в загальній електропровідності була досліджена монокристалів PbJ2.
З метою уникнення контактних явищ вимірювання загальної електропровідності йонних кристалів більшістю авторів здійснюється за допомогою моста змінного струму при частоті 1000 гц. У цій праці загальна електропровідність нами вимірювалася на постійному струмі.
Для підбору оптимальних умов і мінімізації впливу контактних явищ на процес струмоперенесення було проведено дослідження вольтамперних характеристик (ВАХ) PbJ2 з різними електродами.
Рис 2. Температурні залежності діркової та загальної електропровідності
(на постійному струмі) монокристалу PbJ2:
1 - загальна електропровідність (ом -1 м -1) PbJ2 в комірці Pb PbJ2 Pb (U=2B)
2 - діркова електропровідність PbJ2 ( )
Було доведено, що на початковій ділянці при U 320 К був у 3-4 рази вище нахилу ВАХ при використанні вугільних електродів.
При зростанні напруги >2,2 В нахили вольтамперних характеристик поступово зменшувалися, що відповідало зменшенню електропровідності зі збільшенням напруги. Внаслідок цього вимірювання проводилися зі свинцевими електродами при оптимальній напрузі U=2B. Ці умови забезпечували найбільші струми, а кристал PbJ2, розміщений між Pb-електродами, був наближений до умов насичення його свинцем. Свинцеві електроди використовувалися лише при температурах дослідження, нижчих за 570 К у зв'язку з можливістю контактного плавлення на межі Pb/PbJ2. При проведенні електрофізичних досліджень при більш високих температурах використовувалися графітові електроди.
Температурну залежність загальної електропровідності (на постійному струмі) монокристалів PbJ2 в інтервалі температур Т= 293-543 К подано на рис. 2.
Графік температурної залежності має три ділянки. На низькотемпературній ділянці при Т 463 5К Eакт. = 0,75 0,02 еВ. Всі три ділянки, на нашу думку, повинні відповідати домішковій електропровідності PbJ2, обумовленій рухом йонних дефектів.
Отримані дані в принципі корелюють з даними вимірювання йонної електропровідності фази PbJ2 низького тиску, поданими в роботі 4 , де температурна залежність (PbJ2) також подається графічно кількома ділянками. Основними струмонесучими дефектами, на думку авторів 4 , є дефекти, за Френкелем, серед катіонів свинцю при Т 550 К (на графіку не показано) з енергією активації 1,42 0,02 еВ. Отримані дані добре збігалися з результатами вимірювання електропровідності PbJ2 (у фазі низького тиску) в праці [4], де Eакт.( ) при Т 567 К (294 С) становила 1,45 0,05 еВ для всіх зразків.
При температурах нижче 318 К мало місце відхилення отриманих даних від лінійної залежності. Причина цього відхилення поки що не встановлена.
На підставі отриманих даних за парціальною і загальною електропровідностями, поданими на рис. 2, було визначено числа переносу дірок (tP) в PbJ2, насиченому свинцем. В інтервалі температур 357-463 К tP=0,10 0,01.
Причина діркової електропровідності обумовлена, на наш погляд, наявністю акцепторних рівнів, що лежать в забороненій зоні PbJ2 на віддалі 2 0,47=0,94 еВ від стелі валентної зони.
Висновки
1. Методом поляризаційної комірки Вагнера проведено дослідження електронно-діркової складової провідності монокристалів PbJ2.
2. На підставі аналізу струмопотенціальних залежностей доведено, що в PbJ2 має місце діркова електропровідність.
3. Встановлено відхилення струмопотенціальних залежностей від рівняння Вагнера, і для обчислення використано рівняння, запропоноване Такахасі з поправочним коефіцієнтом k.
4. В інтервалі температур 364-526 К виявлена температурна залежність діркової електропровідності PbJ2, який перебуває у рівновазі зі свинцем. Енергія активації становить 0,47 еВ.
5. Проведено вимірювання загальної електропровідності PbJ2 на постійному струмі і визначено енергії активації на трьох температурних ділянках, які належать до домішкової йонної провідності.
6. Доведено, що PbJ2 є переважно йонним провідником. Числа переносу дірок в дослідженому інтервалі температур становлять 0,1 0,01.
Література
1. Tuband С., Reinhold H., Liebold G. Anorg Z. Allg. Chem., v.197, p.229, 1931.
2. Schoonman J., Macke A.J.H., Solid J. State Chem.,v.5, p.105, 1972; J.Schoonman J. Solid State Chem., v.4, p.466, 1972.
3. Lingras A.P., Simkovich G. J. Phys Chem. Solids, v.39, pp.1225-1229,1978.
4. Oberschmidt J., Lazarus D. Physical Review, B, v.21,№ 12, pp. 5813-5822, 1979.
5. Wagner C. Internat. Comm. Electrochem. Termodynam. and Kinetics. Proc. of 7-th Meeting. Butterworth, London, 7, 361, 1957, Z. Electrochem, v.60, p.4, 1956.
6. Wagner J.B., Wagner C. J.Chem.Phys., v.26, p.1597, 1957.
7. Wagner J.B., Wagner C. J. Electrochem. Soc, № 104, p.509, 1957.
8. Ilschner B. J. Chem. Phys., v.28, № 6, p.1109, 1958.
9. Захаров Ю.А., Гасьмаев В.К. Ж. физ. химии, т.48, № 2, 1974.
10. Гасьмаев В.К. Исследование термического разложения азида серебра электрофизическими методами. Канд. диссертация, Томск, ТГУ, 1973.
11. Калуш О.З., Рибак В.М., Логуш О.И. Способ получения монокристаллов дийодида свинца. А.С. № 1358487,8.8.1987.
12. Калуш О.З. Особливості одержання дийодиду свинцю. Вісник № 332, Державний університет "Львівська політехніка", Львів, 1993.
13. Takahasi T., Jamamoto O. Conductivity of Solid Electrolits. Ionic and Eiectronic Conductivity of CuI-CdJ2 and AgJ-CdJ2 systems. Denki Kagaku, v.31, № 9, p.678-682, 1963.
14. Справочник химика,т.1, Госхимиздат, 1962, с.330.
Loading...

 
 

Цікаве