SYNTHESIS, STRUCTURE, AND ELECTRIC PROPERTIES OF Li_1+xSc_xZr_2−x(PO₄)₃ (x = 0.1, 0.2, 0.3) CERAMICS
T. Šalkus^a, A. Dindune^b, Z. Kanepe^b, J. Ronis^b, A. Kežionis^a, and A.F. Orliukas^a
aFaculty of Physics, Vilnius University, Saulėtekio 9, LT-10222 Vilnius, Lithuania
E-mail: tomas.salkus@ff.vu.lt
^bInstitute of Inorganic Chemistry at the Riga Technical University, Miera 34, LV-2169 Salaspils, Latvia

Received 5 July 2006

The solid electrolyte Li_1+xSc_xZr_2−x(PO₄)₃ (where x = 0.1, 0.2, 0.3) compounds were synthesized by a solid state reaction and studied by X-ray diffraction at room temperature. At room temperature the investigated compounds belong to rhombohedral symmetry (space group R$\overline{3}$c) with six formula units in the lattice. The ceramic samples were investigated by complex impedance spectroscopy in the frequency range from 10⁶ to 1.2·10⁹ Hz at temperatures ranging from 300 to 600 K. Two regions of relaxation dispersion were found. The dispersions are related to the fast Li⁺ ion transport in the grains and grain boundaries of ceramics. Variation of the stoichiometric parameter affects the density of the ceramics, the values of total and grain conductivity, their activation energies, and frequency of the relaxation processes in the materials. The increase of parameter x leads to the increase of values of total and grain conductivities, dielectric permittivity, and dielectric losses of the ceramics.

Li_1+xSc_xZr_2−x(PO₄)₃ (x = 0,1, 0,2, 0,3) KERAMIKŲ SINTEZĖ, SANDARA IR ELEKTRINĖS SAVYBĖS
T. Šalkus^a, A. Dindune^b, Z. Kanepe^b, J. Ronis^b, A. Kežionis^a, A.F. Orliukas^a
aVilniaus universitetas, Vilnius, Lietuva
^bRygos technikos universiteto Neorganinės chemijos institutas, Salaspilis, Latvija

Kietieji Li_1+xSc_xZr_2−x(PO₄)₃ (čia x = 0,1, 0,2, 0,3) elektrolitai buvo sintezuoti kietųjų fazių reakcijų metodu. Jų kristalinė sandara buvo tirta kambario temperatūroje Rentgeno spindulių difrakcijos nuo miltelių metodu. Nustatyta, kad tirtieji junginiai priklauso romboedrinei singonijai (erdvinė simetrijos grupė R$\overline{3}$c), o jų elementariojoje kristalinėje gardelėje yra 6 formuliniai vienetai. Buvo pagamintos tų kietųjų elektrolitų keramikos. Keramikų elektrinės savybės buvo tirtos impedanso spektroskopijos metodu, matuojant jų pilnutinę varžą, kompleksinį laidį ir kompleksinę dielektrinę skvarbą 10⁶–1,2·10⁹ Hz dažnio elektriniuose laukuose 300–600 K temperatūros intervale. Tirtose keramikose pastebimos dvi relaksacinio tipo elektrinių parametrų dispersijos, susijusios su Li⁺ jonų pernaša kristalituose ir tarpkristalitinėse terpėse. Didėjant stechiometrijos parametrui x, kristalitinis (σ_g) ir bendrasis (σ_t) laidžiai didėja. Išmatuoti Li_1+xSc_xZr_2−x(PO₄)₃ keramikų dielektrinė skvarba ε′ ir dielektriniai nuostoliai tan δ priklauso nuo stechiometrijos parametro x. Didėjant temperatūrai, keramikų ε′ ir tan δ didėja. Keramikų ε′ vertę lemia ličio jonų migracinė, joninė tamprioji bei elektroninė poliarizacijos. Matuotų kietųjų elektrolitų dielektriniai nuostoliai atsiranda dėl jų joninio laidumo kaitos.