Структурні та електричні властивості монокристалів твердих розчинів Ag7+xGexP1-xS6 (x = 0.75; 0.5)

Abstract

Сполуки структури аргіродиту завдяки особливостям відносяться до перспективних функціональних матеріалів. Функціональні параметри даних сполук забезпечуються особливостями кристалічної структури, а саме одночасному співіснуванню рухливої катіонної підгратки у межах жорсткого аніонного каркасу. Подібний мотив кристалічної структури обумовлює формування широких областей твердих розчинів на основі аргіродитів та дає можливість підвищувати значення функціональних параметрів даних фаз у межах областей гомогенності. У даній роботі представлено результати дослідження структурних та електричних властивостей твердих розчинів Ag7+xGexP1-xS6 (x = 0.75; 0.5) зі структурою аргіродиту. Монокристалічні зразки твердих розчинів Ag7.75Ge0.75P0.25S6 та Ag7.5Ge0.5P0.5S6 одержано методом спрямованої кристалізації з розплаву у вакуумованих кварцових ампулах. Встановлено, що тверді розчини Ag7+xGexP1-xS6 (x = 0.75; 0.5) кристалізуються у орторомбічній сингонії: ПГ Pna21, з параметрами гратки: a = 15.093 Е, b = 7.462 Е, c= 10.571 Е (Ag7.75Ge0.75P0.25S6) та a = 15.023 Е, b =7.450 Е, c =10.545 Е (Ag7.5Ge0.5P0.5S6). Методом імпедансної спектроскопії досліджено частотну та температурну залежність загальної електропровідності. Загальна електропровідність досліджуваних монокристалів становить Ag7.75Ge0.75P0.25S6 5.43 ×10–3 См/см (0.199 еВ) та Ag7.5Ge0.5P0.5S6 2.22 ×10–2 См/см (0.152 еВ) при температурі 25°С.

Compounds of the argyrodite structure are considered to be promising functional materials due to their peculiarities. The functional parameters of these compounds are provided by the peculiarities of the crystal structure, namely the simultaneous coexistence of a mobile cationic sublattice within a rigid anionic framework. Such a crystal structure motif determines the formation of wide regions of solid solutions based on argyrodites and makes it possible to increase the values of the functional parameters of these phases within the homogeneity regions. This work presents the results of the study of the structural and electrical properties of Ag7+xGexP1-xS6 (x = 0.75; 0.5) solid solutions with an argyridite structure. Single-crystal samples of solid solutions of Ag7.75Ge0.75P0.25S6 and Ag7.5Ge0.5P0.5S6 were obtained by the method of directional crystallization from the melt in vacuum-sealed quartz ampoules. It was found that the solid solutions of Ag7+xGexP1-xS6 (x = 0.75; 0.5) crystallize in orthorhombic crystal system: SG Pna21, with lattice parameters: a = 15.093 Å, b = 7.462 Å, c = 10.571 Å (Ag7.75Ge0.75P0.25S6) and a = 15.023 Å, b = 7.450 Å, c = 10.545 Å (Ag7.5Ge0.5P0.5S6). The frequency and temperature dependence of the total electrical conductivity was studied by impedance spectroscopy. The total electrical conductivity of the investigated single crystals is Ag7.75Ge0.75P0.25S6 5.43×10–3 S/cm (0.199 eV) and Ag7.5Ge0.5P0.5S6 2.22×10–2 S/cm (0.152 eV) at a temperature of 25 °C.