Hopping conductivity in lithium-iron spinel doped with La,Y

А.В. Вакалюк; В.М. Вакалюк; О.П. Паховський; І.М. Гасюк

doi:10.15330/pcss.26.1.53-57

Автор(и)

А.В. Вакалюк Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника, Івано-Франківськ, Україна
В.М. Вакалюк Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, Івано-Франківськ, Україна
О.П. Паховський Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника, Івано-Франківськ, Україна
І.М. Гасюк Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника, Івано-Франківськ, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.26.1.53-57

Ключові слова:

імпедансна спектроскопія, шпінель, криві Арреніуса, стрибковий механізм провідності, рівень Фермі

Анотація

Методом імпедансної спектроскопії отримані температурно-частотні залежності електричних характеристик Li₂Fe_2,5-xМе_xO₄ (Ме = La; Y, x = 0; 0,01; 0,03; 0,05) шпінелей, синтезованих за технологією «золь-гель» автоспалювання, в інтервалі температур 293-473К. На основі їх аналізу виявлені основні механізми провідності цих матеріалів в досліджуваному інтервалі температур: стрибковий та активаційний. Показано, що при низьких температурах домінує стрибковий механізм провідності. Встановлено основні параметри стрибкової провідності. Досліджено вплив на них легування літій-залізних шпінелей домішками рідкісноземельних металів.

Посилання

I.M. Gasyuk, I.M. Budzulyak, S.A. Galiguzova, V.V. Uhorchuk, L.S. Kaikan, Cathode materials of lithium current sources based on Li0,5Fe2,5O4, Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies, 4(3), 613 (2006).

H.M. Widatallah, C. Jonson, F.J. Berry, E.A. Moore, E. Jartych, Synthesis, structural andтьmagnetic characterization of aluminium-substituted Li0,5Fe2,5O4 spinel lithium ferrite, United Nations Educational Scientific and Cultural Organization and International Atonomic Energy Agency. IC., 159 (2002).

E. Wolska, J. Darul, W. Nowicki, P. Piszora, C. Baehtz, M. Knapp, Order-disorder phase transition in the spinel lithium ferrite, HASYLAB Jahresbericht, 317 (2004).

E. Wolska, J. Darul, W. Nowicki, P. Piszora, C. Baehtz, M. Knapp, High temperature X-ray powder diffraction studies on the LiFe5O8-LiAl5O8 spinel solid solutions, HASYLAB Jahresbericht, 357 (2005).

Arjunwadkar P.R., Patil R.R., Kulkarni D.K., Effect of sintering temperature on the structural, electrical and magnetic properties of Li0.5Al1.0Fe2O4 ferrite prepared by combustion method, J. Alloys and Compounds 463, 403 (2008).

Ostafiychuk B.K., Gasyuk I.M., Moklyak V.V., Deputat B.Ya., Yaremiy I.P., Ordering of the structure of solid solutions of lithium-iron and lithium-aluminum spinel, Metallophysics and advanced technologies, 32(2), 209 (2010).

I.M. Gasyuk, A.V. Vakalyuk, V.M. Vakalyuk. Thermal dependency of Li+-ion conductivity in Li2O-Fe2O3-Al2O3 ceramics, Materials Today: Proceedings, 35(4), 567 (2021); https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.10.103.

M.N. Akhtar, M.A. Khan, Effect of rare earth doping on the structuraland magnetic featuresof nanocrystalline spinel ferrites prepared via sol gel route, Journal of Magnetism and Magnetic Materials (2018),doi: https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2018.03.069

M. Yousaf, M.N. Akhtar, B. Wang, A. Noor, Preparations, optical, structural,

conductive and magnetic evaluations of RE's (Pr, Y, Gd, Ho, Yb) doped spinel nanoferrites, Ceramics International (2019), doi: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.10.149.

Majid Niaz Akhtar, Muhammad Yousaf , Yuzheng Lu, Muhammad Azhar Khan, Ali Sarosh, Mina Arshad, Misbah Niamat, Muhammad Farhan, Ayyaz Ahmad, Muhammad Umar Khallidoon, Physical, structural, conductive and magneto-optical properties of rare earths (Yb, Gd) doped Ni–Zn spinel nanoferrites for data and energy storage devices, Ceramics International 47, 11878 (2021); https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.01.028.

Vakalyuk A.V., Vakalyuk V.M. et al. Impedance method for studying the electrical properties of lithium-iron spinel doped with rare earth metals, Monographic series «European Science». Book 32. Part 2. 166 (2024); ISBN 978-3-98924-059-9, https://doi.org/10.30890/2709-2313.2024-3 2-02.

Vakalyuk A.V., Vakalyuk V.M., Impedance method for studying the effect of rare earth element (La and Y) impurities on the polycrystalline structure of lithium-iron spinel. Abstracts of VII International Scientific and Practical Conference Prague, Czech Republic February 17-19, 2025, 170-173; https://eu-conf.com/en/events/present-and-future-priority-areas-of-research-in-scientific-and-educational-activities/

M. Abdullah Dar, Khalid Mujasam Batoo, Vivek Verma, W.A. Siddiqui, R.K. Kotnala, Synthesis and characterization of nano-sized pure and Al-doped lithium ferrite having high value of dielectric constant, J. Alloys and Compounds 493, 553 (2010); https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2009.12.154.

N.F. Mott, E.A. Davis Electronic processes in non-crystalline materials, Clarendon press, Oxford, (1971).

V.T. Avanesyan, V.A. Potachev, E.L. Baranova, Hopping conductivity in polycrystalline photoconductive layers Pb3O4, Physics and technology of semiconductors, 43(11), 1538 (2009); https://doi.org/10.1134/S1063782609110165.

B.K. Ostafiychuk, I.M. Gasyuk, L.S. Kaikan, V.V. Ugorchuk, P.O. Sulym, P.P. Yakubovsky, Hopping conductivity in magnesium-substituted lithium-iron spinels, Eastern European Journal of Advanced Technologies, 6/5(48), 18 (2010); https://doi.org/10.15587/1729-4061.2010.3308.