ELECTRICAL PROPERTIES OF Li_1.3M_1.4Ti_0.3Al_0.3(PO₄)₃ (M = Ge, Zr) SUPERIONIC CERAMICS ^∗
E. Kazakevičius^a, A. Určinskas^a, B. Bagdonas^a, A. Kežionis^a, A.F. Orliukas^a, A. Dindune^b, Z. Kanepe b^b, and J. Ronis^b
aFaculty of Physics, Vilnius University, Saulėtekio 9, LT-10222 Vilnius, Lithuania
E-mail: edvardas.kazakevicius@ff.vu.lt
^bInstitute of Inorganic Chemistry, Riga Technical University, Miera 34, LV-2169 Salaspils, Latvia

Received 25 July 2005

Preparation and electrical characterization of compounds Li_1.3Ge_1.4Ti_0.3Al_0.3(PO₄)₃ and Li_1.3Zr_1.4Ti_0.3Al_0.3(PO₄)₃, are described. The solid solutions are obtained with M⁴⁺→Ti⁴⁺ and M⁴⁺→Al³⁺ substitutions in LiM₂(PO₄)₃ (where M = Ge, Zr). The powders have been fabricated by a solid state reaction and their structural characteristics have been studied by X-rays. Ceramic samples have been sintered by varying the sintering duration from 1 to 3 hours. Samples were studied by complex impedance spectroscopy in the frequency range 1 MHz –1.2 GHz and temperature range 300–600 K. Two regions of relaxation dispersion were found. The dispersions were related to the fast Li⁺ ion transport in the grains and grain boundaries. Variation of the sintering duration has no considerable effect on electrical properties of the ceramics.

ELEKTRINĖS SUPERJONINIŲ KERAMIKŲ Li_1,3M_1,4Ti_0,3Al_0,3(PO₄)₃ (M = Zr, Ge) SAVYBĖS
E. Kazakevičius^a, A. Určinskas^a, B. Bagdonas^a, A. Kežionis^a, A.F. Orliukas^a, A. Dindune^b, Z. Kanepe b^b, J. Ronis^b
aVilniaus universitetas, Vilnius, Lietuva
^bRygos technikos universiteto Neorganinės chemijos institutas, Salaspilis, Latvija

Joninis junginių LiZr₂(PO₄)₃ ir LiGe₂(PO₄)₃ laidumas yra palyginti mažas, tačiau Zr⁴⁺ ir Ge⁴⁺ katijonų daliniai keitimai kitais katijonais gali net keliomis eilėmis jį padidinti. Yra paskelbta nemažai darbų, kuriuose buvo tirtos medžiagos, gautos keičiant Zr⁴⁺→ Sc³⁺, Ti⁴⁺, Hf⁴⁺, Ta⁴⁺ ir Ge⁴⁺→ Al³⁺, Cr³⁺. Pavyzdžiui, Li_1,5Ge_1,5Al_0,5(PO₄)₃ laidumas kambario temperatūroje yra 3,5·10⁻³ S/m, nors pradinės medžiagos LiGe₂(PO₄)₃ laidumas tesiekia 3·10⁻⁵ S/m. Dalinai keičiant Zr⁴⁺ ar Ge⁴⁺ tokio pat valentingumo katijonais, laidumas taip pat kinta. Pavyzdžiui, junginių sistemos LiGe_2−xTi_x(PO₄)₃ laidumo vertės padidėja keliomis eilėmis, x kintant nuo 0 iki 2. Minėti darbai paskatino pagaminti naujus sudėtingus junginius, Zr⁴⁺ ir Ge⁴⁺ dalinai keičiant iš karto dviem katijonais, Al³⁺ ir Ti⁴⁺. Junginiai Li_1,3Zr_1,4Ti_0,3Al0,3(PO₄)₃ ir Li_1,3Ge_1,4Ti_0,3Al_0,3(PO₄)₃ buvo sintezuoti kietųjų fazių reakcijoje, o jų kristalinė sandara tirta naudojant Röntgen’o spinduliuotės difrakciją. Buvo pagaminta keletas skirtingą laiko tarpą kepintų keramikinių bandinių ir jų elektrinės savybės ištirtos 1–1250 MHz dažnių elektriniuose laukuose, 300–600 K temperatūros tarpe. Tirtose keramikose stebimi du relaksacijos vyksmai, susiję su jonų pernaša kristalituose ir tarpkristalitinėje terpėje.