Кристалічна структура та електрична провідність монокристалів Ag7+x(P1-xGex)S6 (x = 0.1; 0.25)

Abstract

Твердотільні провідники володіють широким спектром функціональних параметрів, завдяки чому відносяться до потенційних сенсорів, електролітів у паливних комірках та повністю твердотільних акумуляторах. Для оптимізації функціональних параметрів даних матеріалів активно використовують тверді розчини, на заміну індивідуальним сполукам. У цій роботі представлено результати дослідження структурних та електричних властивостей твердих розчинів Ag7+x(P1-xGex)S6 (x = 0.1; 0.25) зі структурою аргіродиту. Монокристалічні зразки твердих розчинів Ag7.1P0.9Ge0.1S6 та Ag7.25P0.75Ge0.25S6 одержано методом спрямованої кристалізації з розплаву у вакуумованих кварцових ампулах. Встановлено, що тверді розчини Ag7+x(P1-xGex)S6 (x = 0.1; 0.25) кристалізуються у кубічній сингонії: просторова група (ПГ) P213 з параметрами гратки а = 10.4289 Å (Ag7.1P0.9Ge0.1S6) та ПГ F-43m, а =10.5090 Å (Ag7.25P0.75Ge0.25S6). Методом імпедансної спектроскопії досліджено частотну та температурну залежність загальної електропровідності. Загальна електропровідність монокристалів Ag7.1P0.9Ge0.1S6 становить 1.19×10–2 См/см (Еа = 0.213 еВ), а Ag7.25P0.75Ge0.25S6 становить 3.60×10– 2 См/см (Ea = 0.169 еВ) при 25°С.

Solid-state conductors have a wide range of functional parameters, which makes them potential sensors, electrolytes in fuel cells, and all-solid-state batteries. To optimize the values of functional parameters of these materials, solid solutions rather than individual compounds are actively used. This work presents the results of studying the structural and electrical properties of solid solutions of Ag7+x(P1-xGex)S6 (x = 0.1; 0.25) with an argyrodite structure. Single crystalline samples of Ag7+x(P1-xGex)S6 solid solutions of were obtained by the method of directional crystallization from melt. It was found that the solid solutions crystallize in cubic crystal system: space group (SG) P213, a = 10.4289 Å (Ag7.1P0.9Ge0.1S6) and SG F-43m, a = 10.5090 Å (Ag7.25P0.75Ge0.25S6). The frequency and temperature dependence of the total electrical conductivity was investigated by impedance spectroscopy. The total electrical conductivity of single crystals of Ag7.1P0.9Ge0.1S6is 1.19 × 10-2 S/cm (Ea = 0.213 eV), and Ag7.25P0.75Ge0.25S6is 3.60 × 10-2 S/cm (Ea = 0.169 eV) at 25 °C.