Non-stoichiometry and electrical conductivity of strontium niobates with perovskite structure. II. Ionic conductivity of Sr(Sr(1/3) +x Nb(2/3)−x) O3−(3/2)x

Abstract

The total conductivity of strontium niobates with formula Sr(Sr(1/3) + x Nb(2/3)−x) O3−(3/2)x (0.00 ≦ ≦ x ≦ 0.08) is measured in terms of oxygen partial pressure and temperature. The ionic conductivity of these compounds is due to the migration of the oxygen ions by a vacancy mechanism. The comparison between the niobates and the well known stabilized zirconia points to the same behaviour: at the same oxygen vacancy concentration, the experimental values of the conductivity and of the oxygen diffusion coefficient are of the same order of magnitude. For Sr(Sr1/3Nb2/3)O3 (x = 0.00) the main defect reaction is due to Schottky disorder. The enthalpy associated to the Schottky disorder is estimated to (4.0 ± 0.2) eV. The ionic transference number at minimum total conductivity is determined by e.m.f. measurements: 0.8 ≦ tion ≦ 0.9. Die Gesamtleitfähigkeit von Strontiumniobat mit der Zusammensetzung Sr(Sr(1/3) + x Nb(2/3)−x) · · O3−(3/2)x (0,00 ≦ x ≦ 0,08) wird als Funktion des Sauerstoffpartialdrucks und der Temperatur gemessen. Die Ionenleitung dieser Verbindungen wird durch die Wanderung von Sauerstoffionen in einem Leerstellenmechanismus verursacht. Ein Vergleich zwischen den Niobaten und der gutbekannten, stabilisierten Zirkonerde weist auf dasselbe Verhalten hin: bei derselben Sauerstoffleerstellenkonzentration sind die experimentellen Werte der Leitfähigkeit und des Sauerstoffdiffusionskoeffizienten von der gleichen Größenordnung. Für Sr(Sr1/3Nb2/3)O3 (x = 0,00) wird die hauptsächliche Defektreaktion durch Schottky-Fehlordnung verursacht. Die mit der Schottky-Fehlordnung verbundene Enthalpie wird zu (4,0 ± 0,2) eV bestimmt. Die Ionenüberführungszahl bei der minimalen Gesamtleitfähigkeit wird mittels EMK-Messung zu 0,8 ≦ tion ≦ 0,9 bestimmt.