Імпедансний аналіз твердих тіл. Визначення питомого опору матеріалу зернини в порошкових структурах (ID:1211027)

Нанокристалічні оксиди металів широко використовуються для створення електрохімічних пристроїв, газових сенсорів, сонячних батарей, оптоелектронних перетворювачів. Провідність таких матеріалів залежить як від об’ємних характеристик монокристалічного зерна (відхилення від стехіометрії, наявність легуючих домішок, ступінь досконалості структури), так і від стану міжзеренних границь і пористості матеріалу. В ультрадисперсній кераміці одним із ключових параметрів, який регулює співвідношення між вкладами у провідність від об’єму зерна, поверхні і границь розділу, являється розмір нанокристалітів. Вклад від границь кристалітів видається особливо важливим при використанні нанокристалічних оксидів в якості газових сенсорів. Одним із найбільш інформативних інструментів дослідження провідності керамік взагалі і ультрадисперсних систем зокрема являється спектроскопія повного імпедансу. Аналіз годографів повного імпедансу в рамках методу еквівалентних схем дозволяє розділити вклади в провідність від міжкристалітних границь і об’єму зерен. Відповідна електрична еквівалентна схема наведена на вставці до рис. 2.1. На цьому ж рисунку наведені діаграми Найквіста для двох зразків з розмірами нанокристалітів 3 нм (а) і 35 нм (b). Точками показані експериментальні дані, суцільні лінії—результат розрахунку графоаналітичним методом. Використана для апроксимації еквівалентна схема включає низькочастотну RB ,CB і високочастотну RV ,CV RC -ланки. Можна допустити, що низькочастотний контур RBCB відповідає процесам транспорту носіїв через границі зерен. На користь цього факту говорить зміна енергії активації при зміні розмірів кристалітів. Високочастотний контур RV CV може відповідати провідності об’єму кристалітів.