Отримання та властивості керамічних матеріалів у системі Ag6PS5I‒Ag7GeS5I

Abstract

Резюме. Дана робота присвячена отриманню щільних керамічних Ag+ провідних твердих електролітів в системі Ag6PS5I‒Ag7GeS5I та дослідженню їх електричних та оптичних властивостей. Методом оптичної спектроскопії дифузного відбивання (неруйнівного та простого методу) отримано значення оптичної енергії псевдоширини забороненої зони твердих розчинів складу Ag6+x(P1-xGex)S5I (х=0, 0.25, 0.5, 0.75, 1,0) із використанням залежності функції Кубелки-Мунка із застосуванням графічного методу Таука. В результаті проведеного математичного аналізу та графічної обробки встановлено, що тетрарні галогенхалькогеніди Ag6PS5I та Ag7GeS5I і тверді розчини на їх основі Ag6+x(P1-xGex)S5I (х=0.25, 0.5, 0.75) належать до прямозонних напівпровідників, що характеризуються забороненим оптичним переходом. Дослідження електропровідності твердих розчинів Ag6+x(P1-xGex)S5I (х=0, 0.25, 0.5, 0.75, 1.0) проводили методом імпедансної спектроскопії, в частотному 1×101 –3×105 Гц та температурному 293-383 K діапазонах. Для всіх керамічних матеріалах виготовлених на основі твердих розчинів складу Ag6+x(P1-xGex)S5I (х=0, 0.25, 0.5, 0.75, 1.0), встановлено зростання значень загальної електропровідності, що характерно для матеріалів з іонною електропровідністю у твердому стані.

Abstract. This work is devoted to the preparation of dense Ag+ conductive ceramic solid electrolytes in the Ag6PS5I‒Ag7GeS5I system and to the study of their electrical and optical properties. Using the non-destructive and simple method of optical diffuse reflectance spectroscopy, the value of the optical pseudogap energy of the Ag6+x(P1-xGex)S5I (x=0, 0.25, 0.5, 0.75, 1.0) solid solutions was obtained using the Kubelka-Munk function with the application of Tauc's graphic method. As a result of the performed mathematical analysis and graphic processing, it was established that the quaternary chalcohalogenides Ag6PS5I, Ag7GeS5I and solid solutions Ag6+x(P1-xGex)S5I (x=0.25, 0.5, 0.75) belong to direct-band semiconductors characterized by a forbidden optical transition . The study of electrical conductivity of Ag6+x(P1-xGex)S5I solid solutions (x=0, 0.25, 0.5, 0.75, 1.0) was carried out by the method of impedance spectroscopy, in the frequency 1×101 –3×105 Hz and temperature 293–383 K ranges. For all ceramic materials prepared on the basis of Ag6+x(P1-xGex)S5I (x=0, 0.25, 0.5, 0.75, 1.0) solid solutions, an increase in the values of total electrical conductivity was observed, which is characteristic of materials with ionic electrical conductivity in the solid state.