Дослідження електричних властивостей монокристалічного Ag8GeS6

Abstract

Резюме. Сполуки структури аргіродиту завдяки одночасному співіснуванню «жорсткого» аніонного каркасу та розупорядкованої катіонної підрешітки володіють високими значеннями іонної провідності у твердому стані. У зв’язку з цим аргіродити відносяться до перспективних суперіонних матеріалів для використання у якості робочого елементу твердотільних акумуляторів. У даній роботи представлено результати дослідження електрофізичних параметрів монокристалу Ag8GeS6 вирощеного метолом спрямованої кристалізації з розплаву. Методом РФА встановлено, що вирощений монокристал Ag8GeS6 кристалізується у низькотемпературній орторомбічній модифікації з параметри елементарної комірки: a = 15.147 Å, b = 7.469 Å, c = 10.584 Å. На орієнтованій по площині (011) монокристалічній пластині Ag8GeS6 методом імпедансної спектроскопії здійснено дослідження частотної (10 Гц – 0.3 МГц) та температурної (20 – 110°C) залежності електропровідності. На частотних залежностях загальної електропровідності Ag8GeS6 спостерігається зростання значень загальної електропровідності із зростанням частоти, що є типовими для змішаних іонно-електронних провідників. Визначено, що загальна провідність монокристалу Ag8GeS6 становить 3.82×10–5 См/см, а енергія активації – 0.728 еВ.

Abstract. The compounds of the argyrodite structure have high conductivity values in the solid state due to the simultaneous coexistence of a "rigid" anionic framework and disordered cationic sublattice. In this regard, argyrodites are considered to be promising superionic materials for use as a working element of solid-state batteries. This work presents the results of the study of the electrophysical parameters of Ag8GeS6 single crystal grown by directional crystallization from the melt technique. It was found by the XRD method that the grown Ag8GeS6 single crystal crystallizes in a low-temperature orthorhombic modification with unit cell parameters: a = 15.147 Å, b = 7.469 Å, c = 10.584 Å. The frequency (10 Hz - 0.3 MHz) and temperature (20 - 110°C) dependence of the electrical conductivity was studied on a single crystal plate of Ag8GeS6 oriented in the (011) plane by impedance spectroscopy. The frequency dependence of the total electrical conductivity of Ag8GeS6 shows an increase in the total electrical conductivity with increasing frequency, which is typical for mixed ionicelectronic conductors. It was determined that the total conductivity of the Ag8GeS6 single crystal is 3.82 × 10-5 S/cm, and the activation energy is 0.728 eV.