hrvatski

Utjecaj inducirane kristalizacije na mehanizam prijenosa naboja u željeznim fosfatnim staklima

Binarno željezno fosfatno staklo pokazuje elektronsku vodljivost s mehanizmom „malog polarona“ te se može koristiti u elektroničkim uređajima. Staklo je po prirodi metastabilna krutina koja teži postizanju ravnoteže spontanom kristalizacijom. Inducirana kristalizacija, koja omogućuje kontrolu kristalnog rasta, značajno utječe na električna svojstva stakla što otvara nova područja njihove primjene. Svrha je ovoga rada istražiti utjecaj inducirane kristalizacije na mehanizam prijenosa naboja u željezno fosfatnom staklu. Staklene pločice željeznog fosfatnog stakla, sastava 40Fe2O3-60P2O5, molarni udjeli, kristalizirane su na temperaturama od 560 °C pa do 830 °C u trajanju od 24 h. Nakon svake kristalizacije određena su strukturna i električna svojstva te je proučena mikrostruktura kristaliziranih uzoraka. Električna su svojstva mjerena impedancijskom spektroskopijom (IS) u širokom frekvencijskom i temperaturnom području. Strukturna su svojstva istražena rentgenskom difrakcijskom analizom (XRD) i ramanskom spektroskopijom, a mikrostruktura kristaliziranih uzoraka proučavana je pretražnim elektronskim mikroskopom (SEM.) XRD analiza je pokazala strukturne promjene, identificirane su sljedeće kristalne faze: Fe3(P2O7)2, Fe4(P2O7)3 i FePO4. SEM-om je utvrđena površinska kristalizacija na nižim temperaturama kristalizacije (do 620°C) dok je povećanjem temperature uočena daljnja kristalizacija sa spinodalnim rastom kristala u volumen uzorka. Pojava razdvajanja polukrugova u kompleksnoj impedancijskoj ravnini, Z*(ω) upućuje na različite procese koji su rezultat nastajanja nanokristala. Impedancijski su spektri analizirani modeliranjem ekvivalentnih krugova korištenjem kompleksne nelinearne metode najmanjih kvadrata te su izračunati doprinosi staklaste matrice, nano- i mikro- kristalita u ukupnoj električnoj provodnosti uzorka. Električna provodnost pada nakon kristalizacije na nižim temperaturama (do 620°C), dok daljnjim povećanjem temperature kristalizacije raste ukupna provodnost. Dobiveni rezultati upućuju na promjenu mehanizma provodnosti, od provodnosti potpuno amorfnog i homogenog stakla do provodnosti unutar kristalnih zrna kod potpuno kristaliziranih uzoraka.

fosfatna stakla; kristalizacija. impedancijska spektroskopija; polaronska provodnost

nije evidentirano