Non-stoichiometry and electrical conductivity of strontium niobates with perovskite structure

Abstract

The conductivity of compounds with perovskite structure characterized by the simultaneous occupancy of the twelvefold sites and a great part of the sixfold sites by the large cation is studied in terms of oxygen partial pressure at high temperatures (900 to 1450 °C) it concerns the family: Sr(Sr(1/3)+xNb(2/3)−x)O3−(3/2)x (0≦×≦ 1/6). For the x= 0.00 compound and for PO2, ≦ 10−9 atm, the lg conductivity exhibits a linear relationship with lg Poe, lg PO2 = −1/4 lg PO2 + C. For 10−9 < PO2 < 1 atm, the conductivity is partly ionic due to a great amount of oxygen vacancies created by a predominant Schottky disorder. Contrary to other perovskite compounds (BaTiO3, etc.) the importance of the Schottky disorder is enhanced by the fact that Sr2+ is located on both, A and B sites of the perovskite. For the x = 0.03 compound, the conductivity is oxygen partial pressure independent for a wide range and it is then quite entirely ionic. An order- disorder transition occurs for both the chemical compositions between 1050 and 1200 °C which affects the ionic conductivity. Below the transition temperature, it seems that the mobility of the oxygen vacancies decreases. Die Leitfähigkeit von Verbindungen mit Perovskitstruktur, die durch gleichzeitige Besetzung der zwölffachen Plätze und eines großen Teils der sechsfachen Plätze mit den großen Kationen charakterisiert sind, wird in Abhängigkeit vom Sauerstoffpartialdruck bei hohen Temperaturen (900 bis 1450 °C) untersucht; es betrifft die Familie: Sr(Sr(1/3)+xNb(2/3)−x)O3−((3/2)x (0 ≦ x 1/6). Für die Verbindungen mit x = 0,00 und für PO2 ≦ 10−9 Atm zeigt der Logarithmus der Leitfähigkeit einen linearen Zusammenhang mit lg PO2, lg σ = −1/4 lg Po2 + C. Für 10−9 < PO2 < 1 Atm ist die Leitfähigkeit infolge eines großen Anteils von Sauerstoffleerstellen, die durch eine vorherrschende Schottkyfehlordnung gebildet werden, teilweise ionisch. Im Gegensatz zu den anderen Perovskitverbindungen (BaTiO3, usw.) wird die Bedeutung der Schottkyfehlordnung dadurch erhoht, dad Sr2+ sowohl an den A- als auch an den B-Plätzen des Perovskits lokalisiert ist. Für die Verbindung mit x = 0,03 ist die Leitfähigkeit in einem weiten Bereich vom Sauerstoffpartialdruck unabhängig und ist dann vollständig ionisch. Ein Ordnungs-Fehlordnungsübergang tritt für beide chemischen Zusammensetzungen zwischen 1050 und 1200 °C auf und beeinflußt die Ionenleitfähigkeit. Unterhalb der Ubergangstemperatur scheint die Beweglichkeit der Sauerstoffleerstellen abzunehmen.