Приложение некоторых методик с использованием синхротронного излучения к изучению перспективного композитного термоэлектрика SrTiO3–TiO2

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты исследования бифазной керамики SrTiO3–TiO2, предложенной ранее в качестве перспективного термоэлектрика n-типа, полученные с применением методик с использованием синхротронного излучения в Центре коллективного пользования “Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения”. В частности, методом рентгеновского “кино” продемонстрировано, что реакция между порошковыми компонентами SrCO3 (стронтианитом) и TiO2 (анатазом) с получением SrTiO3 (таусонита) не является движущей силой при получении керамики методом искрового плазменного спекания реакционной смеси. Для двух спектральных методов – рентгеновской люминесценции и XANES-спектроскопии – проведено сравнение спектра бифазной керамики с модельным спектром, полученным на основе спектров монофазных керамик как образцов сравнения. Методом рентгеновской люминесценции выявлен сдвиг в высокоэнергетическую область и сужение спектра бифазной керамики, что может свидетельствовать о размерном квантовании (наличии двумерного электронного газа) в системе. В XANES-спектре бифазной керамики обнаружены изменения в области, в которой его форма может существенно зависеть от симметрии ближайшего окружения атомов Ti4+. Однако интерпретировать эти данные без численного моделирования затруднительно.

Об авторах

А. П. Завьялов

НОЦ “Передовые керамические материалы”, Дальневосточный федеральный университет; Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: Zav_Alexey@list.ru
Россия, 690922, Владивосток; Россия, 630128, Новосибирск

Г. А. Любас

Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: sciencenano@yandex.ru
Россия, 630128, Новосибирск

М. Р. Шарафутдинов

Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН; ЦКП “СКИФ”, ФИЦ Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: Marat@solid.nsc.ru
Россия, 630128, Новосибирск; Россия, 630559, Новосибирск

В. В. Кривенцов

ФИЦ Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: Kriven@mail.ru
Россия, 630090, Новосибирск

Д. Ю. Косьянов

НОЦ “Передовые керамические материалы”, Дальневосточный федеральный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: Kosianov.diu@dvfu.ru
Россия, 690922, Владивосток

Список литературы

  1. Snyder G.J., Toberer E.S. // Nat. Mater. 2008. V. 7. P. 105. https://doi.org/10.1038/nmat2090
  2. Tritt T.M., Subramanian M.A. // MRS Bull. 2006. V. 31. P. 188. https://doi.org/10.1557/mrs2006.44
  3. Snyder G.J., Christensen M., Nishibori E., Caillat T., Iversen B.B. // Nat. Mater. 2004. V. 3. P. 458. https://doi.org/10.1038/nmat1154
  4. Venkatasubramanian R., Siivola E., Colpitts T., O’Quinn B. // Nature. 2001. V. 413. P. 597. https://doi.org/10.1038/35098012
  5. Hsu K.F., Loo S., Guo F., Chen W., Dyck J.S., Uher C., Hogan T., Polychroniadis E.K., Kanatzidis M.G. // Science. 2004. V. 303. P. 818. https://doi.org/10.1126/science.1092963
  6. Zhao L.-D., Lo S.-H., Zhang Y., Sun H., Tan G., Uher C., Wolverton C., Dravid V.P., Kanatzidis M.G. // Nature. 2014. V. 508. P. 373. https://doi.org/10.1038/nature13184
  7. Zhao L.-D., Tan G., Hao S., He J., Pei Y., Chi H., Wang H., Gong S., Xu H., Dravid V.P., Uher C., Snyder G., Wolverton J.C., Kanatzidis M.G. // Science. 2016. V. 351. P. 141. https://doi.org/10.1126/science. aad3749
  8. Rhyee J.-S., Lee K.H., Lee S.M., Cho E., Kim S.I., Lee E., Kwon Y.S., Shim J.H., Kotliar G. // Nature. 2009. V. 459. P. 965. https://doi.org/10.1038/nature08088
  9. Chung D.-Y., Hogan T., Brazis P., Rocci-Lane M., Kannewurf C., Bastea M., Uher C., Kanatzidis M.G. // Science. 2000. V. 287. P. 1024. https://doi.org/10.1126/science.287.5455.1024
  10. Raj B., van de Voorde M., Mahajan Y. Nanotechnology for Energy Sustainability. Weinheim: Wiley-VCH, 2017. https://doi.org/10.1002/9783527696109
  11. Kim S.I., Lee K.H., Mun H.A., Kim H.S., Hwang S.W., Roh J.W., Yang D.J., Shin W.H., Li X.S., Lee Y.H., Snyder G.J., Kim S.W. // Science. 2015. V. 348. P. 109. https://doi.org/10.1126/science.aaa4166
  12. Nolas G.S., Sharp J., Goldsmid H.J. Thermoelectrics: Basic Principles and New Materials Developments. Berlin, Heidelberg: Springer–Verlag, 2001. https://doi.org/10.1007/978-3-662-04569-5
  13. Zavjalov A., Tikhonov S., Kosyanov D. // Materials. 2019. V. 12. P. 2895. https://doi.org/10.3390/ma12182895
  14. Ohta H., Kim S., Mune Y., Mizoguchi T., Nomura K., Ohta S., Nomura T., Nakanishi Y., Ikuhara Y., Hirano M., Hosono H., Koumoto K. // Nat. Mater. 2007. V. 6. P. 129. https://doi.org/10.1038/nmat1821
  15. Zhang R., Wang C., Li J., Koumoto K. // J. Am. Ceram. Soc. 2010. V. 93. № 6. P. 1677. doi . 03619.xhttps://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2010
  16. Safronova N.A., Kryzhanovska O.S., Dobrotvorska M.V., Balabanov A.E., Tolmachev A.V., Yavetskiy R.P., Parkhomenko S.V., Brodskii R.Ye., Baumer V.N., Kosyanov D.Yu., Shichalin O.O., Papynov E.K., Li J. // Ceram. Int. 2020. V. 46. P. 6537. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.11.137
  17. Zavjalov A.P., Shichalin O.O., Tikhonov S.A., Kosyanov D.Yu. // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2021. V. 1093. P. 012034. https://doi.org/10.1088/1757-899X/1093/1/012034
  18. Tikhonov S.A., Zavjalov A.P., Kosyanov D.Yu. // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2021. V. 1093. P. 012031. https://doi.org/10.1088/1757-899X/1093/1/012031
  19. Piminov P.A., Baranov G.N., Bogomyagkov A.V. et al. // Phys. Procedia. 2016. V. 84. P. 19. https://doi.org/10.1016/j.phpro.2016.11.005
  20. Ancharov A.I., Baryshev V.B., Chernov V.A. et al. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 2005. V. 543. № 1. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.nima.2005.01.021
  21. Evdokov O.V., Titov V.M., Tolochko B.P., Sharafutdinov M.R. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 2009. V. 603. № 1–2. P. 194. https://doi.org/10.1016/j.nima.2009.03.001
  22. Aulchenko V.M., Evdokov O.V., Kutovenko V.D., Pirogov B.Ya., Sharafutdinov M.R., Titov V.M., Tolochko B.P., Vasiljev A.V., Zhogin I.A., Zhulanov V.V. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 2009. V. 603. № 1–2. P. 76. https://doi.org/10.1016/j.nima.2008.12.164
  23. Wojdyr M. // J. Appl. Crystallogr. 2010. V. 43. P. 1126. https://doi.org/10.1107/S0021889810030499
  24. Klementiev K.V. VIPER. (Visual Processing in EXAFS Researches) for Windows. Users Manual and Tutorial with Comments on Analysis Methods in EXAFS. Version of manual 2.20. Version of program 11.00. Barcelona, Spain: 2012. 54 p. https://intranet.cells.es/Beamlines/CLAESS/software/VIPERmanual220.pdf.
  25. Klementiev K.V. XANES Dactyl scope. A Program for Quick and Rigorous XANES Analysis for Windows. Users Manual and Tutorial. Version of manual 1.10. Version of program 6.00. Barcelona, Spain: 2012. 23 p. https://intranet.cells.es/Beamlines/CLAESS/software/ XDmanual110.pdf.
  26. Lyubas G.A., Ledentsov N.N., Litvinov D., Gerthsen D., Soshnikov I.P., Ustinov V.M. // J. Exp. Theor. Phys. 2002. V. 75. P. 179. https://doi.org/10.1134/1.1475718
  27. Tsodikov M.V., Slivinskii E.V., Yushchenko V.V., Kitaev L.E., Kriventsov V.V., Kochubey D.I., Teleshev A.T. // Russ. Chem. Bull. 2000. V.49. № 12. P. 2003. https://doi.org/10.1023/A:1009567807897
  28. Kriventsov V.V., Kochubey D.I., Tsodikov M.V., Navio J. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 2001. V. 470. № 1–2. P. 331. https://doi.org/10.1016/S0168-9002(01)01068-3
  29. Kriventsov V.V., Kochubey D.I., Tsodikov M.V., Navio J.A., Restrepo G., Macias M. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 2001. V. 470. № 1–2. P. 347. https://doi.org/10.1016/S0168-9002(01)01072-5
  30. Trukhan N.N., Romannikov V.N., Shmakov A.N., Vanina M.P., Paukshtis E.A., Bukhtiyarov V.I., Kriventsov V.V., Danilov I.Y., Kholdeeva O.A. // Micropor. Mesopor. Mater. 2003. V. 59. № 2–3. P. 73. https://doi.org/10.1016/S1387-1811(03)00287-7
  31. Kholdeeva O.A., Mel’gunov M.S., Shmakov A.N., Trukhan N.N., Kriventsov V.V., Zaikovskii V.I., Malyshev M.E., Romannikov V.N. // Catal. Today. 2004. V. 91–92. P. 205. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2004.03.034

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2.

Скачать (81KB)
Метаданные
3.

Скачать (85KB)
Метаданные

© А.П. Завьялов, Г.А. Любас, М.Р. Шарафутдинов, В.В. Кривенцов, Д.Ю. Косьянов, 2023